With the advance of sensor network hardware and software technology, sensor node can be significantly small and low power. So many wireless sensor network applications like reliable monitoring of environment for military and smart home application are being developed.
At the early stage of sensor network research, sensor node is assumed to be immobile. But in a practical world, many sensor nodes are supposed to move although they do not have mobility mechanism. Sensor node can be attacked to moving vehicle such as human body, truck, ship and container. And also a group of sensor nodes can build a local sub-network in the sensor network. For example, if a man who is in the shopping mall has five sensor nodes in his body, then he can be considered as a local sub-network in sensor network for the reason of privacy and effective communication. In the view of evolvable sensor network and network life time, we must treat sub-network as a unique sensor network's component like sensor node and base station.
In this thesis we introduce network mobility concept in wireless sensor network and also introduce basic operation of mobile sensor node and mobile sub-network. Sensor network includes mobile sub-network and individual node that need special management scheme to guarantee their connectivity to main sensor network. In our sub-network support scheme, we propose gateway node which manage data transfer from sub-network to base-station and vice versa. Our sub-network mobility support scheme also gives efficient data transfer between base-station and sub-network by using routing path management and data aggregation. At last our sub-network mobility scheme use multi-channel assignment which can give privacy of sub-network. in the simulation we evaluate our proposed scheme and it's result show that overhead of gateway election can be disregardful and benefit from routing path management and data aggregation is great.
센서네트워크 하드웨어와 소프트웨어가 발전함에 따라서 센서노드는 매우 작아지고 적은 용량의 전력을 사용하게 되었다. 이러한 발전은 다시 많은 새로운 응용분야를 만들어 냈다. 군사적인 주변 환경의 감시나 스마트 홈과 같은 응용은 그 대표적인 활용 사례라 볼 수 있다.
이러한 응용분야가 늘어남에 따라서 센서노드들은 더 많은 기능과 좀 더 세분화된 능력을 요구 받게 되었는데 그 중에서 본 논문에서는 서브 네트워크 모빌리티에 관하여 연구하였다. 실제 센서네트워크 응용에서 각 노드들은 자신 스스로 움직일 수는 없다. 하지만 대부분의 센서네트워크 응용이 센서 노드를 물체에 부착함으로써 이루어지기 때문에 이러한 센서노드들을 부착한 물체들이 움직일 수 있는 사람의 몸, 큰 트레일러 또는 배등과 같은 경우 센서네트워크에서도 이러한 모빌리티에 관한 문제는 아주 중요하다.
이러한 모빌리티는 크게 노드 모빌리티와 네트워크 모빌리티 두 가지로 나누어 볼 수 있다. 이러한 모빌리티에 관한 연구는 IP 기반의 네트워크에서 분야에서 활발히 연구되고 있다. 모바일 IP와 NEMO와 같은 연구 분야가 바로 모빌리티에 연구에 집중하는 분야이다. 하지만 센서네트워크의 저전력, 한정된 자원, 빈번하지 않은 이동과 같은 시스템 특성상 IP 기반의 네트워크의 모빌리티에 대한 연구를 적용할 수 없다.
이 논문에서는 센서네트워크의 기본구조 및 특징을 설명하고 센서네트워크의 네트워크 모빌리티 컨셉트와 네트워크 모빌리티가 지원되는 센서네트워크의 운용, 그리고 우리의 네트워크 모빌리티 지원 방법을 제안하고자 한다.
현재 센서네트워크 연구에서 가장 중요하게 생각하는 문제는 센서노드들이 얼마나 오래 동안 그 기능을 수행할 수 있는가 하는 것이다. 전적으로 센서노드는 배터리에 의해서 그 수명이 결정되나, 현재 기술에서는 그 배터리의 수명을 연장시키는 기술이 한계가 있다. 그래서 이러한 한정된 전적자원을 어떻게 효율적으로 이용하여 센서노드의 수명을 더 늘릴 수 있을까 하는 문제로 많은 연구들이 이루어지고 있다.
센서네트워크 저전력 라우팅 프로토콜, 운영체제의 전력관리, 하드웨어적인 저전력 설계와 같은 부분들이 주로 연구가 이루어 지고 있는 분야이다 본 논문에서는 그 동안 많은 연구가 이루어지지 않은 분야로 네트워크 모빌리티에 관한 연구로 센서네트워크의 수명을 연장하는 방법에 관해 고찰하고자 한다.
센서네트워크에서 노드와 서브네트워크의 모빌리티를 지원하게 되면 얻을수 있는 장점은 크게 세 가지로 볼 수 있다.
첫 번째는 모빌리티를 지원하여 패킷의 정확한 전달을 보장하고, 전체 토폴로지의 재구성 횟수를 현저하게 줄여주는 것이다. 모빌리티를 갖는 노드와 서브네트워크들은 자신의 위치에서 다른 위치로 이동을 하게 되는데 이때 베이스스테이션이 이러한 이동을 바로 감지하지 못하고 모빌리티를 갖는 노드나 서브네트워크로 데이터 패킷을 보내게 된다면 그 패킷은 목적지에 제대로 도달할 수 없게 되어 패킷을 읽어버리게 된다. 이러한 패킷 손실을 줄이기 위해서 베이스스테이션 전체 네트워크 토폴로지를 자주 새로 구성하여 이러한 결과를 예방하려 한다면 전체 노드들이 많은 패킷을 빈번하게 전승하게 되어 센서네트워크의 전체적인 수명을 떨어뜨리게 된다. 이러한 단점을 막기 위해서 우리가 제한할 프로토콜에는 모빌리티를 갖는 센서노드와 서브네트워크는 자신이 이동하고 새로운 위치에 정착한 것을 베이스 스테이션에 알리는 방법을 사용하였다. 이 방법은 전체 네트워크 토폴로지에는 변화를 주지 않으면서, 모빌리티를 갖는 노드와 서브네트워크가 이동 후에 네트워크 토폴로지에 곁가지로 부착되기 때문에 센서네트워크 전체 토폴로지를 매번 새로 구성할 필요가 없어서 센서 네트워크의 수명을 효과적으로 연장 시킬 수 있다.
두 번째로는 베이스 스테이션이 모빌리티를 갖는 노드와 서브네트워크로 패킷을 전달할 때 특정한 패스만을 이용한 데이터 전달하는 효율적인 방법을 지원하는 것이다. 센서네트워크는 베이스스테이션에서 각 노드들로 데이터를 얻기 위해 컨트롤 패킷을 수시로 보내게 되고 각 노드들은 이러한 컨트롤 패킷의 응답으로 센서가 얻은 데이터 패킷을 베이스 스테이션으로 보내게 된다. 일반적으로 고정되어 움직이지 않는 센서 노드들 보다는 모빌리터를 갖는 센서노드들과 모빌리티를 갖는 서브네트워크 그룹들이 주변 환경의 변화를 보다 빈번하게 겪고 새로운 환경을 만날 확률이 아주 높다. 이는 베이스 스테이션으로부터 컨트롤 패킷을 빈번히 받고, 또 빈번하게 베이스 스테이션으로 패킷을 보낼 확률이 높다는 것이다. 이러한 높은 데이터 전송 가능성을 가진 모바일 노드와 모바일 서브네트워크와의 데이터 전송 시에 특별한 패스만을 사용한 전송 방법을 사용한다는 것이다. 베이스 스테이션으로부터 모빌리티를 갖는 노드들과 서브네트워크 그룹들까지의 패스를 베이스 스테이션이 따로 관리한다면 특정한 데이터를 얻기 위해서 전체 네트워크에 패킷을 보내는 것이 아니라 특정 패스에 해당하는 노드들 에게만 패킷을 보내게 됨으로써 관심 밖의 노드들의 수명을 연장 시킬 수 있다.
마지막으로 서브네트워크의 프라이버시를 보호할 수 있다. 서브네트워크 내에서 전달되는 패킷을 메인 네트워크나 주변의 서브네트워크가 마음대로 수신할 수 없고 꼭 게이트웨이를 통한 통신만을 해야 하기 때문에 특정 서브네트워크에서 자신이 가지고 있는 데이터를 외부에 전달할 때 특정한 필터 정책을 사용한다면 서브네트워크가 숨기고 싶은 데이터 감추어서 서브네트워크의 보안 및 프라이버시를 유지하기 쉽다.
