일반적으로 무선 MAC에서는 신뢰성을 부여하기 위해 ACK를 이용한다. 한편, 센서 네트워크 응용에서는 데이터가 주기적으로 전송되며, 어느 정도의 중복성을 갖고 있다. 이와 같이 신뢰성에 융통성이 있는 응용에서는 모든 MAC 프레임에 대해 ACK를 이용하는 것이 에너지 낭비로 작용할 수 있다. 에너지 절약을 목적으로 설계된 IEEE 802.15.4에서는 이에 대비하여 ACK 사용 여부를 선택 사항으로 지정해 놓고 있으나, 이를 활용한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 본 논문에서는 프레임이 잘 전달되는 경우 ACK를 생략하고, 프레임이 잘 전달되지 않을 경우 ACK를 사용하여 사용자가 요구하는 신뢰성(예: 단대단 패킷 도달율)을 만족할 수 있는 선택적 Unacknowledged 전송 기법을 제안하였다. 또한 NS2 시뮬레이터를 이용하여 다양한 성능 평가를 수행하였다.
일반적으로 무선 MAC에서는 신뢰성을 부여하기 위해 ACK를 이용한다. 한편, 센서 네트워크 응용에서는 데이터가 주기적으로 전송되며, 어느 정도의 중복성을 갖고 있다. 이와 같이 신뢰성에 융통성이 있는 응용에서는 모든 MAC 프레임에 대해 ACK를 이용하는 것이 에너지 낭비로 작용할 수 있다. 에너지 절약을 목적으로 설계된 IEEE 802.15.4에서는 이에 대비하여 ACK 사용 여부를 선택 사항으로 지정해 놓고 있으나, 이를 활용한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 본 논문에서는 프레임이 잘 전달되는 경우 ACK를 생략하고, 프레임이 잘 전달되지 않을 경우 ACK를 사용하여 사용자가 요구하는 신뢰성(예: 단대단 패킷 도달율)을 만족할 수 있는 선택적 Unacknowledged 전송 기법을 제안하였다. 또한 NS2 시뮬레이터를 이용하여 다양한 성능 평가를 수행하였다.
In general, wireless MAC uses the ACK for reliability. Meanwhile, in wireless sensor network, data is delivered periodically and redundantly. In these situations, every ACK transmission causes the reliability flexible applications to waste some energy. IEEE 802.15.4 developed for energy efficiency h...
In general, wireless MAC uses the ACK for reliability. Meanwhile, in wireless sensor network, data is delivered periodically and redundantly. In these situations, every ACK transmission causes the reliability flexible applications to waste some energy. IEEE 802.15.4 developed for energy efficiency has the option of using ACK or not, but there are no researches exploiting this peculiarity. In this paper, we proposed the selective unacknowledged transmission satisfying some requirements (e.g., end-to-end delivery) by removing the ACK when frames are delivered well and using the ACK when frames are delivered poorly. Also, we performed several evaluations exploiting the NS2 simulator.
In general, wireless MAC uses the ACK for reliability. Meanwhile, in wireless sensor network, data is delivered periodically and redundantly. In these situations, every ACK transmission causes the reliability flexible applications to waste some energy. IEEE 802.15.4 developed for energy efficiency has the option of using ACK or not, but there are no researches exploiting this peculiarity. In this paper, we proposed the selective unacknowledged transmission satisfying some requirements (e.g., end-to-end delivery) by removing the ACK when frames are delivered well and using the ACK when frames are delivered poorly. Also, we performed several evaluations exploiting the NS2 simulator.
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문제 정의
본 논문에서는 A* CK 제거하는 방법 자체 또는 그것을 사용할 수 있는 경우에 대한 제시에 국한되지 않고, ACK를 사용하지 않으면서 요구되는 신뢰성을 유지하는 방법들과 그에 관련된 연구 주제를 다루고 있다. 지금까지 조사된 바에 의하면 구체적으로 이 문제를 다루고 있는 연구들은 없다고 할 수 있다.
이 실험에서는 〃争力을 피드백 받는 주기에 따라 R_req를 위반하는 비율과 전력 소모량이 어떻게 변하는지 분석하였다. 여기서 R_req 위반 비율이란 단대단 패킷 도달율이 J?_req보다 낮아지는 경우를 비율로 나타낸 것이다.
가설 설정
본 논문에서는 링크 오류율을 구하는 방법에 대해 중점을 두지 않고, 물리 계층으로부터 제공받을 수 있다고 가정한다. 또한 응용 단에서 데이터가 주기적으로 발생한다고 가정한다.
선택적 Unacknowledged 전송 기법은 앞의 두 경우 사이에서 에너지 효율이 최적이 되는 지점을 찾는 것을 기본 토대로 하고 있다. 본 논문에서는 링크 오류율을 구하는 방법에 대해 중점을 두지 않고, 물리 계층으로부터 제공받을 수 있다고 가정한다. 또한 응용 단에서 데이터가 주기적으로 발생한다고 가정한다.
제안 방법
패킷이 전달되는 라우팅 경로에 n개의 노드가 배치되어 있고 각 홉의 링크 오류율이 p로 일정할 때, 단대단 패킷 도달율 Q(n) 는 (7-p/1 까지 떨어질 수 있다. 따라서 패킷 도달율이떨어지는 것을 방지하기 위해 링크 오류율이 낮은 홉에서는 Unacknowledged로 전력을 절약하고 높은 홉에서는 ACK를 사용하여 신뢰성을 높이는 선택적 Unacknowledged 전송 기법을 제안한다.
본 논문에서는 802.15 쇼에서 ACK를 제거하여 전력을 절약하는 Unacknowledged 전송기법에 대해 소개하고, 이를 토대로 전송이 잘 될 경우 2&률 제거하여 전력을 절약하고, 전송이 잘 안 될 경우 AGK를 사용하여 신뢰성을 유지하는 선택적 Unacknowledged 전송 기법을 제안하였다, 또한 ACK 사용 유무를 선택하는 방법에 따라 반응적 기법과 예방적 기법으로 나누어 제안하였다. 실험 결과 802.
이는 장애물 등으로 인해 링크 오류율이 높아지는 환경을 구성한 것이다. 이와 같은 환경에서 제안 기법들이 각각 어떻게 대응하는지에 대해 비교 분석하였다. 실험 결과는 그림 10에 나타냈다.
제안 기법의 전력 효율성을 확인하기 위해 동일한 요구도 달 율(R_req) 하에서 IEEE 802.15.4와 전력 소모량을 비교 실험하였吐 선택적 Unacknowled如ed의 R_req 를 90%로 설정하였고, R_interuale 5분으로 설정하였다. 토폴로지는 그림 6과 같이 홉 수가 10개인 라우팅 경로로 구성하였고 각 링크 오류율을 0%~5%로 변화시켜가면서 실험하였다.
4와 전력 소모량을 비교 실험하였吐 선택적 Unacknowled如ed의 R_req 를 90%로 설정하였고, R_interuale 5분으로 설정하였다. 토폴로지는 그림 6과 같이 홉 수가 10개인 라우팅 경로로 구성하였고 각 링크 오류율을 0%~5%로 변화시켜가면서 실험하였다. 라우팅 프로토콜로는 Directed Diffusion [9]을 사용하였다.
대상 데이터
본 실험에서는 그림 9와 같이 10개의 홉으로 구성된 라우팅 경로 상에서 e第만 5%이고 다른 노드들의 링크오류율은 1%인 경우를 대상으로 하였다. 이는 장애물 등으로 인해 링크 오류율이 높아지는 환경을 구성한 것이다.
이론/모형
토폴로지는 그림 6과 같이 홉 수가 10개인 라우팅 경로로 구성하였고 각 링크 오류율을 0%~5%로 변화시켜가면서 실험하였다. 라우팅 프로토콜로는 Directed Diffusion [9]을 사용하였다. 전력 소모량에 대한 실험 결과를 그림 7에 나타내었다.
선택적 Unacknowledged 전송 기법의 성능 평가를 위해 NS2 시뮬레이터[8]를 사용하여 다양한 실험올 수행하였다.
성능/효과
15 쇼에서 ACK를 제거하여 전력을 절약하는 Unacknowledged 전송기법에 대해 소개하고, 이를 토대로 전송이 잘 될 경우 2&률 제거하여 전력을 절약하고, 전송이 잘 안 될 경우 AGK를 사용하여 신뢰성을 유지하는 선택적 Unacknowledged 전송 기법을 제안하였다, 또한 ACK 사용 유무를 선택하는 방법에 따라 반응적 기법과 예방적 기법으로 나누어 제안하였다. 실험 결과 802.15.4는 항상 ACK를 사용하기 때문에 전력 소모가 많지만, 선택적 Unacknowledged 전송 기법은 사용자가 요구하는단대단 패킷도달율을 지키면서도 최대한 전력을 절약한다는 것을 확인하였다.
실험결과를 그림 8에 나타냈다. 실험 결과에서 볼 수 있듯이 DH+D을 피드백 받는 주기가 길어질수록 제어 정보 교환도 줄어들기 때문에전력을 절약할 수 있지만, R_req를 위반하는 비율이 높아진다는 것을 알 수 있었다. 또한 이 실험환경에서는 사용자가 요구하는 R_req를 완벽히 지키기 위해 D(i+1) 의 피드백 주기를 4초 이하로 설정해야 한다.
전력 소모량에 대한 실험 결과를 그림 7에 나타내었다. 실험결과에서 볼 수 있듯이 반응 적 기법과 예방적 기법이 IEEE 802.15.4보다 효율적인 전력 소모를 한다는 것을 알 수 있다.
또한 노드(5) 이후로도 Unacknowledged 전송을 할 기회를 얻을 수 있으므로 전력을 절약할 수 있다. 전체적으로 이 실험에서는 예방적 기법이 반응적 기법보다 약 3% 정도의 전력을 절약 한다는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 노드(。)은 데이터가 발생하는 지점으로 ACK 를 보내는 경우가 없으므로, 노드(9)는 포워딩을 하지않으므로, 그리고 노드(8)은 노드(9)가 포워딩하지 않아서 오버히어링(Overhearing)을 안 하므로, 이 세 노드는 다른 노드들에 비해 전력 소모가 적다.
참고문헌 (9)
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The VINT Project, "Network Simulator," http://www.isi.edu/nsnam/ns/
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