무선 센서 네트워크(Wireless sensor networks, WSNs)는 넓은 지역에 걸쳐 대량의 데이터를 수집하는 데 사용된다. 그러나 WSN에 사용되는 센서 노드는 일반적으로 배터리로 구동되기 때문에 수명이 짧다. 에너지 하베스팅 및 무선 전력 전송(Wireless power transfer, WPT)과 같은 기술을 통해 WSN의 수명을 증가시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 핫스팟(hotspot) 문제를 완화하고 네트워크 연결성을 향상시키기 위해, 클러스터링과 WSN 데이터 수집률 조정을 위한 방안을 제안한다. 제안된 방안은 센서 노드가 태양 에너지를 수확하는 WSN을 대상으로 한다. 또한 무인 항공기(unmanned aerial vehicle, UAV)가 정해진 경로를 따라 이동하면서 WPT를 사용해 센서 노드에 에너지를 전달하고, 싱크 노드로서 데이터를 수집한다. 이 방안에서 클러스터 헤드의 수는 각 홉 거리에서의 노드 수와, 가용 에너지로 전송할 수 있는 최대 데이터 양을 고려하여 결정한다. 더 나아가 센서 노드는 중간 노드의 릴레이 부하를 줄이기 위해 수집하는 데이터 양을 제한한다. 이를 위해 노드들은 부모 노드가 전송하는 데이터 양, 특히 핫스팟에 위치한 노드의 데이터 양과 자식 노드의 수를 고려한다. 싱크 노드는 정해진 경로를 따라 이동하며, 클러스터 헤드에 축적된 데이터를 수집하고 동시에 잔여 에너지를 클러스터 헤드에 공급한다. 전달되는 에너지의 양은 클러스터 헤드의 수를 고려하여 결정된다. 그 결과, 핫스팟 영역의 노드들은 에너지 부족으로 인해 블랙아웃(blackout)되는 상황을 방지할 수 있으며, 에너지 하베스팅 효율이 향상된다. 시뮬레이션 결과, 제안된 방안은 클러스터 헤드 인근의 핫스팟 영역에서 블랙아웃 노드의 수를 감소시키는 것으로 나타났다. 또한 네트워크 연결성의 증가에 따라 데이터 수집 및 모니터링 성능이 향상된다.

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