무선 센서 네트워크는 무신 통신 기술, 센서 장치, 신호 처리 분야의 진보된 하드웨어 개발에 힘입어 주목받는 중요한 기술이다 센서 네트워크의 현재 또는 미래의 응용들은 다음과 같다 군 감시, 신체 안진, 항공 교통 제어, 교통 감시, 영상 감시, 산업 및 제조 자동화, 분산 로봇, 환경 감시, 건물 및 구조물 감시까지 매우 다양하다. 그러나 이러한 응용에 적용하기 위해서 하드웨어 설계, 통신 프로토콜, 그러고 응용 설계 등 면에서 여러가지를 고려해야 한다. 여러 가지 고려사항에서 센서 노드가 제한된 전력을 가지고 있기 때문에 센서 네트워크의 동작 시간을 연장시키는 것이 가장 중요하다. 이와 같은 이유로 많은 연구들이 무선 센서 네트워크에서의 에너지 효율에 초점을 두고 있다.
무선 센서 네트워크에서 각 노드의 위치는 타겟 추적이나 발견, 라우팅 등과 같은 다양한 응용을 제공하기 위해 매우 중요하다 특히 넓은 지역에서 화재 발생 감지나, 전염병의 확산등과 같은 비상시태시 각 노드 측정값의 위치 정보는 매우 결정적인 역할을 한다. 노드의 위치 정보는 GPS 에 의해 획득될 수 있지만, 모든 센서 노드에 GPS 를 장착하는 것은 많은 에너지 소모와, 센서 노드의 제작 비용을 증가시킨다. 최근 연구들은 무선 센서 네트워크에서 센서 노드의 위치를 발견하는 위치 파악 알고리즘에 초점을 맞추고 있다 그 중에 한 방법으로 적은 수의 비콘 노드를 이용하여 센서 노드의 절대 위치를 찾는 알고리즘과 또 다른 방법은 비콘 노드를 사용하지 않고 상대 위치만을 발견하는 것이다 한 가지 중요한 점은 상대 위치는 절대위치보다 서비스 및 기능면에서 더 제한적이다.
Albowicz가 제안한 반복 위치 파악 (RPE)은 노도 위치를 파악하는 접근법을 제공한다. 반복 위치 파악은 다음과 같은 3 가지 단계에 따라 센서 노드를 찾는다: 우선, 위치를 모르는 노드는 레퍼런스 노드를 선택하는데, 레퍼런스 노드로부터 위치 관련 정보를 얻는다. 그리고나서, 위치를 모르는 노드는 자신의 위치를 측정한다. 마지막으로 이 노드는 위치 관련 정보를 브로드캐스팅하는데, 이는 레퍼런스 노드로서 위치 파악에 참여하기 위해서다 RPE는 전체 센서 노드의 5% 를 비콘 노드로 이용하였다. 비콘 노드는 GPS수신기나 또는 셋업시 관리자에 의해 자신의 위치를 이미 알고 있다. 대규모 센서 네트워크에서 몇 퍼센트의 비콘 노드는 꽤 많은 수가 될 수 있고, 모든 비콘 노드에 GPS 수신기를 사용하는 것은 센서 네트워크 시스템의 비용을 증가시킨다. 또한 많은 비콘 노드를 관리에 의해 알려진 위치에 두는 것은 거의 불가능하다 뿐만 아니라 특히 대규모 센서 네트워크에서 노드의 위치를 파악하는 동안 위치 에러가 누적되는 문제점 또한 존재한다.
본 논문에서 대규모 센서 네트워크에서 RPE를 기반으로한 위치 파악 알고리즘에 연구하는데, 네크워크 크기에 무관하게 소수의 비콘 노드를 이용한다. 소수의 비콘 노들를 이용함으로써 시스템 비용을 줄일 수 있을뿐 아니라 GPS 없이 알려진 위치에 쉽게 설치 및 관리할 수 있다. 대규모 센서 네트워크에서 노드의 위치 파악 도중위치 에러가 누적되는 에러 전달 문제를 고려해야 한다. 에러 전달을 완화하기 위해 간단히 홉 거리에 기반하여 레퍼런드 노드를 선택하는 새로운 레퍼런스 선택 방법을 제안한다. 이 새로운 레퍼런스 선택 방법은 에러 전달 영향을 반영하는 한편 거리 오차 값은 그렇지 못하다, 즉, 큰 홉 거리를 가지는 노드는 큰 에러 누적을 포함할 수 있음을 나타낸다. 또한 위치 에러를 더욱 줄이기 위해 위치 측정 후에 계산되는 거리 오차 값의 추가적인 정보를 이용한다.
마지막으로, 모의 실험을 통해 제안된 위치 파악 알고리즘의 성능을 평가한다, 모의 실험에서 홉 거리 기반선택 방법이 계산 횟수가 좀 더 많지만 거리 오차 값 기반 방법 보다 나은 성능을 보여준다. 새로운 레퍼런스 선택법은 또한 적은위치 에러 분산으로 거리 오차 값 기반 방법 보다 더 나은 성능을 보여준다. 또한 특히 홉 거리 기반 방법과 함께 거리 오차 값 정보를 이용하여 위치 정확도가 더욱 향상되었다. 그 결과 전체적인 위치 에러 뿐 이니라 네트워크의 커버리지가 향상된다. 제안된 알고리즘은 타켓 추적이나 자산 추적 등과 같은 위치 기반 서비스에 적용될 것으로 기대된다.