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영어

In this paper we apply the game theory, which is a popular tool for explaining how economic individuals interact, to analyze the wakeup control of sensor nodes. We redefine a wakeup control game as a modified version of the prisoner’s dilemma game. In the wakeup control game each node decides whether it wakes up or not at the beginning of every cycle. Payoff functions of the wakeup control game consider the expected traffic volume, network conditions and the expected packet delay. According to the payoff function each node selects the best wakeup strategy which may minimize the energy consumption and maintain the latency performance. Through the detailed packet level simulations we evaluate the performance of our algorithm and confirm that our algorithm can effectively reduce the energy consumption for unnecessary wakeup without the loss of the latency performance.

한국어

본 논문에서는 유비쿼터스 센서 네트워크 (USN)의 에너지 효율성을 개선하기 위해 각 개체의 상호 작용을 분석하는데 유용한 도구인 게임 이론을 이용하여 센서 노드들의 휴면 주기를 제어하는 알고리즘을 소개한다. 이를 위해 본 논문에서는 대표적인 비협조적 게임인 죄수의 딜레마를 응용하여 휴면 제어 게임 (sleep control game)을 정의 한다. 휴면 제어 게임에서 각 노드는 매 동작 사이클 시작점에 휴면 여부를 결정하며, 이를 위한 게임의 수익 함수는 트래픽 예상 규모, 네트워크 상황 및 메시지 예상 지연값을 고려한다. 센서 노드는 수익 함수를 바탕으로 전송성능은 유지하면서 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 휴면 전략을 선택한다. 패킷 수준의 시뮬레이터를 이용해 제안된 알고리즘이 센서 노드의 전송 성능을 해치지 않으면서 불필요한 동작으로 인한 에너지 소비를 효과적으로 줄일 수 있음을 확인하였다.