Solving sensor void problem in uncontrolled mobile sensor networks

Abstract

무선 센서 네트워크에서 생성되는 대용량의 센서 데이터는 헬스케어, 산불 감시, 화학품 감시 등의 다양한 애플리케이션 서비스에 사용되고 있다. 이에, 무선 센서 네트워크를 하나의 데이터베이스로 보고 질의를 통해 효율적으로 센서 데이터를 수집, 처리, 관리하기 위한 ‘센서 데이터베이스’에 대한 다양한 연구가 진행 되어 왔다. 센서 네트워크의 데이터를 활용하는 많은 애플리케이션은 공간 정보를 기반으로 서비스를 제공해주고 있다. 센서 데이터베이스가 처음 제안된 2000년대 초반과는 달리 현재는 스마트 폰 그리고 자동차와 같이 움직이는 센서 노드가 일반적이다. 하지만, 대부분의 센서 데이터베이스 연구들은 고정된 센서 노드를 가정하여 센서 데이터베이스를 디자인 하였다. 본 논문에서는 무작위로 움직이는 센서노드로 구성된 모바일 센서 네트워크를 대상으로 어플리케이션의 질의를 수행하는 센서 데이터베이스 디자인을 제안한다. 센서의 무작위적 움직임은 센서 네트워크 공간에 센서의 분포를 불 균일하게 만든다. 이러한 환경에서는 어플리케이션의 질의 시점에 질의의 목표 영역에서 질의 수행을 위해 필요한 센서의 부재가 필연적으로 발생하며, 이는 어플리케이션 디자인과 센서 네트워크의 자원이용에 비효율성을 야기한다. 본 논문에서는, 이 문제를 센서 부재문제라고 언급하였으며, 이 문제를 해결하기 위하여 Location-aware Time-constraints 질의 수행전략을 제시한다. 우리가 제시하는 질의 수행전략의 핵심 아이디어는 센서 노드의 움직임에 따라 변화하는 질의 수행의 공간적 적합성을 질의 수행이 가치를 지니는 시간적 범위 내에서 지속적으로 추적하는 것이다. 우리는 본 논문에서 제안한 질의 수행전략을 우리의 과거 연구인 SNQL 센서 데이터베이스 시스템에 확장 구현하였다. 성능 평가는 우리가 제안한 질의 수행전략이 센서 부재문제를 효과적으로 처리할 수 있음을 보여준다.