[論文レビュー] Routing protocols for mobile sensor networks: a comparative study

Shahzad Ali, Sajjad A. Madani+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2014

Energy Efficient Wireless Sensor Networks参考文献 22被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、移動型ワイヤレスセンサーネットワークにおけるクラスタベースの位置情報依存型および非位置情報依存型ルーティングプロトコルを比較し、パケット配信効率、損失、ネットワークライフタイム、制御オーバーヘッドの観点から性能を評価している。結果として、位置情報依存型プロトコルはパケット損失を低減するが、局所化処理によるエネルギー消費の増加を招くのに対し、非位置情報依存型プロトコルは、より高い損失を伴うがネットワークライフタイムを延長する。

ABSTRACT

This paper presents a comparison of cluster-based position and non position-based routing protocols for mobile wireless sensor networks to outline design considerations of protocols for mobile environments. The selected protocols are compared on the basis of multiple parameters, which include packet delivery ratio, packet loss, network lifetime, and control overhead using variable number of nodes and speeds. The extensive simulation and analysis of results show that position-based routing protocols incur less packet loss as compared to the non position based protocols. However, position-based protocols require localization mechanism or a GPS for the location information, which consumes energy and affects the network lifetime. Alternatively, non position-based protocols are more energy efficient and provide extended network lifetime.

研究の動機と目的

• 移動型ワイヤレスセンサーネットワークにおけるクラスタベースの位置情報依存型および非位置情報依存型ルーティングプロトコルの評価と比較を行う。
• 移動環境におけるエネルギー効率性とパケット配信パフォーマンスの間の設計的トレードオフを特定する。
• ノードの移動度（速度および数）がプロトコルパフォーマンスに与える影響を分析する。
• 局所化メカニズムがネットワークライフタイムおよび制御オーバーヘッドに与える影響を評価する。

提案手法

• ノード数および移動速度を変化させた条件下で、選択されたクラスタベースのルーティングプロトコルをシミュレーションベースで評価する。
• パケット配信効率、パケット損失、ネットワークライフタイム、制御オーバーヘッドといったパフォーマンス指標を用いる。
• 位置情報依存型プロトコルにおいて、ルーティング意思決定に必要な位置情報を提供するための局所化メカニズムを組み込む。
• 同一のシミュレーション条件の下でプロトコルを比較し、公平な評価を確保する。
• 局所化およびルーティングオーバーヘッドに関連するエネルギー消費パターンを分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 移動状態下において、位置情報依存型および非位置情報依存型ルーティングプロトコルのパケット配信効率はどのように比較されるか？
• RQ2 ノードの移動度（速度および数）は、両プロトコルタイプにおけるパケット損失にどのような影響を及えるか？
• RQ3 局所化メカニズムの使用は、位置情報依存型プロトコルにおけるネットワークライフタイムにどのような影響を及えるか？
• RQ4 非位置情報依存型プロトコルは、エネルギー効率性の観点から、位置情報依存型プロトコルをどの程度上回るか？

主な発見

• 位置情報依存型ルーティングプロトコルは、より効率的な転送意思決定により、非位置情報依存型プロトコルよりもパケット損失が低い。
• 非位置情報依存型プロトコルは、エネルギー集約的な局所化プロセスを回避するため、より長いネットワークライフタイムを示す。
• 位置情報依存型プロトコルでは、定期的な位置情報更新および局所化メカニズムの必要性から、制御オーバーヘッドが高くなる。
• 位置情報依存型プロトコルのエネルギー消費は、GPSや局所化要件のため著しく増加し、全体のネットワークライフタイムが短くなる。