In the information age, tactical military sensor network systems have been researched for the Network Centric Warfare (NCW) in many military forces around the world. As NCW is a highly orchestrated dynamic autonomous digital battlefield communications command/control and situational awareness network, commander can see, decide and shoot the target in advance due to preoccupying the highly advanced situation awareness. The US Army’s Future Combat System also uses the Unattended Ground Sensor network to detect, locate and identify enemy targets with lighter armor protection on the battlefield. These sensors can be deployed statically by hand or randomly in remote area by Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and artillery.
Despite the advantages of the sensor network in military applications, Commercial-off-the-shelf sensor network systems cannot offer the solution due to the tactical constraints and requirements, especially in remote large-scale environments. There have been large amount of research on tactical military wireless sensor networks (WSNs) and significant progress has been achieved. Nevertheless, most of the developed and designed military sensor models are not operated in the remote large-scale with thousands of nodes but in the static deployment environment with several nodes.
In this thesis work, we devise requirements and consideration for tactical sensor network and describe a tactical sensor network architecture based on the multi-hop cluster-tree model which can apply to remote large-scale environment using optimized cluster head election. First, we present a gradual cluster head election algorithm (GCA) that gradually elects cluster heads according to the proximity and high residual energy level at each span. In addition, we propose the gradual cluster head election algorithm with one-hop neighbor information (GCA-ON) which elects cluster heads based on the relative locations of sensor nodes such as the node have max residual energy in one-hop neighbor (Er) and the number of cluster heads in one-hop neighbor (NOH). The proposed algorithms do not assume ideal distribution or capabilities of the sensor nodes. We evaluate the performance of the proposed algorithms in large-scale high density WSN environments. In terms of network connectivity, our algorithms outperform the typical existing cluster head election algorithms.
현대 전쟁의 양상은 대량 소모전을 지양하고 효과적으로 적에 대해 정보 우위를 확보하여 전쟁의 목표를 달성하는 것을 지상과제로 삼고 있다. 이렇게 탄생한 개념이 네트워크 중심전(NCW)이다. 이는 적보다 먼저 보고, 먼저 판단하여, 먼저 타격함으로써 전쟁의 우위를 달성하는 것으로 가장 핵심이 되는 기술이 센서네트워크이다. 미국은 지난 10년동안 미래전투 체계(FCS, Future Combat System)중 정보우위를 위한 시스템으로 무인 시스템(Unattended System)인 센서네트워크 시스템(UGS, Unattended Ground Sensor)을 지속적으로 연구하였으며, 우리나라도 ‘감시정찰센서네트워크체계’라는 군·학 프로젝트를 통하여 군사용 센서네트워크 개발이 장기적으로 진행되고 있다.[1][2]. 하지만 현재의 군사용 센서네트워크 적용 실험은 상용 센서장치를 이용하여 주둔지나 중요시설을 감시하는 제한된 운용시나리오에 대해서 운용성 및 적합성 등을 시험하고 있다. NCW의 핵심과제인 정보우위를 위한 센서네트워크 활용은 적지에 수백개 또는 수천 개의 대규모로 선세노드들을 살포하는 환경을 가정하고 있기 때문에, 기존의 상용 센서장치를 활용하기에는 상당한 제한사항이 따르고 연구하는데 많은 어려움을 겪고 있다. 본 론에서는 위에서 언급한 환경을 가정하여 군에 적용할 수 있는 센서 시나리오를 소개하고, 이를 바탕으로 군 센서네트 워크 설계시 고려사항을 알아보고 최종적으로 전술적 군 센서네트워크를 설계하고 운용하는 기본개념을 제안하려 한다
