센서 네트워크에서의 매체제어를 위한 전송제어 및 신뢰성 있는 통신을 위한 에러 복구 기법 An Error Recovery Mechanism for Communications with Reliability and Transport Control for Media Access in Sensor Network원문보기
센서 네트워크에서 신뢰성 높은 데이터 전송에 대한 중요성이 증가하고 있다. 노드와 싱크로 구성된 센서 네트워크에서, 노드에서 싱크로의 통신은 어느 정도 에러 발생에 민감하지 않으나 싱크에서 노드로의 통신은 관리 및 제어에 대한 메시지 전송이기 때문에 에러 발생에 아주 민감하다. 본 논문에서는 에러에 민감한 전송 영역인 싱크에서 노드로의 통신에 중점을 두고 에러 복구에 대한 기법을 제시한다. 신뢰구간을 end-to-end가 아닌 hop-by-hop으로 형성하여 에러가 발생하거나 데이터 손실이 일어나는 경우 고정 윈도우를 사용하는 선택적 응답으로 에러 복구를 한다. 추가로, 각 노드의 버퍼 상태에 따른 트래픽 혼잡 제어를 지원한다. 시뮬레이션을 통해, 제시하는 기법이 센서 네트워크에서 에러 복구에 우수한 성능을 가짐을 보인다.
센서 네트워크에서 신뢰성 높은 데이터 전송에 대한 중요성이 증가하고 있다. 노드와 싱크로 구성된 센서 네트워크에서, 노드에서 싱크로의 통신은 어느 정도 에러 발생에 민감하지 않으나 싱크에서 노드로의 통신은 관리 및 제어에 대한 메시지 전송이기 때문에 에러 발생에 아주 민감하다. 본 논문에서는 에러에 민감한 전송 영역인 싱크에서 노드로의 통신에 중점을 두고 에러 복구에 대한 기법을 제시한다. 신뢰구간을 end-to-end가 아닌 hop-by-hop으로 형성하여 에러가 발생하거나 데이터 손실이 일어나는 경우 고정 윈도우를 사용하는 선택적 응답으로 에러 복구를 한다. 추가로, 각 노드의 버퍼 상태에 따른 트래픽 혼잡 제어를 지원한다. 시뮬레이션을 통해, 제시하는 기법이 센서 네트워크에서 에러 복구에 우수한 성능을 가짐을 보인다.
In sensor network, the importance of transporting data with reliability is growing gradually to support communications. Data flow from sink to nodes needs reliability for the control or management, that is very sensitive and intolerable, however relatively, data flow from nodes to sink is tolerable....
In sensor network, the importance of transporting data with reliability is growing gradually to support communications. Data flow from sink to nodes needs reliability for the control or management, that is very sensitive and intolerable, however relatively, data flow from nodes to sink is tolerable. In this paper, with emphasis of the data flow from sink to nodes, we proposed the mechanism that establishes confidence interval for transport. Establishing confidence interval herby-hop, not end to end, if errors happen or there's missing data, this mechanism recovers them with selective acknowledgement using fixed window. In addition, this mechanism supports franc congestion control depending on the buffer condition. Through the simulation, we showed that this mechanism has an excellent performance for error recovery in sensor network.
In sensor network, the importance of transporting data with reliability is growing gradually to support communications. Data flow from sink to nodes needs reliability for the control or management, that is very sensitive and intolerable, however relatively, data flow from nodes to sink is tolerable. In this paper, with emphasis of the data flow from sink to nodes, we proposed the mechanism that establishes confidence interval for transport. Establishing confidence interval herby-hop, not end to end, if errors happen or there's missing data, this mechanism recovers them with selective acknowledgement using fixed window. In addition, this mechanism supports franc congestion control depending on the buffer condition. Through the simulation, we showed that this mechanism has an excellent performance for error recovery in sensor network.
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문제 정의
본 논문에서는 DSR 라우팅 을 이 용하였으나, 추후 다른 라우팅 기법의 적용과 Data Link Layer 에 적합한 다양한 MAC 프로토콜, 그리고 MICA2 CC1000 RF 칩 이 아닌 CC2420 칩을 이용한 환경 에서 적용하고자 한다.
준다. 본 논문에서는 센서 네트워크의 다양한 연구 분야 중 효율적이며 신뢰성 있는 데이터 전송을 위한 기법에 대해 연구한다. 기존의 센서 네트워크에서의 연구로 MAC(Media Access Control) 프로토콜 또는 라우팅 프로토콜 등의 분야에 초점이 맞추어져 있으나 데이터 전송에 대한신뢰성 제공에 대한 연구는 활발하게 이루어 지지 않고 있다.
본 논문에서는 싱크에서 노드로의 통신에 중점을 두어, 에러 발생 또는 데이터 손실에 대한 복구 기법을 연구한다. II절에서는 관련연구를, HI절에서는 에러 복구기법에 대해 상세히 다루며, IV절에서는 시뮬레이션을 통해 에러 복구 기법의 성능을 평가한다.
제안 방법
RMST 역시 hop-by-hop으로 동작하며 DD(Directed Diffusion)[2] 라우팅 위에서 동작하도록 디자인 되어있다. DD 라우팅을 통해 데이터 전송의 최적의 경로를 설정하여 설정된 경로를 기반으로 안정적인 데이터 전송을 하도록 한다[3]. RMST는 타이 머 를 이용하여 에 러 및 손실을 복구하며, PSFQ와 같이 NACK를 통해 재전송을 요구한다.
있다. Hop-by-Hop 방식으로 데이터 전송에 대한 신뢰 구간을 형성하며, Handshaking, 선택적 응답, 혼잡 제어 기능의 제공으로 센서 네트워크에서 신뢰성 있는 데이터 전송 및 에 러 복구에 적합함검증하였다.
기존의 신뢰성을 제공하는 기법을 살펴보았다. 각 기법들의 연구를 통해 센서 네트워크에서 신뢰성 있는 데이터 전송을, 위해서는 신뢰성의 보장 및 추가적으로 트래픽 혼잡을 제어하는 방법이 요구됨을 알 수 있다.
다. 기존의 제안된 선택적 반복(Selective Repeat)[6] 을 수정한 방식으로 에러 복구에 사용되는 제어 패킷을 ACK를 사용하며, 고정 윈도우를 이용하여 시 퀀스 넘 버차이를 전송함으로써 복구하게 된다.
본 논문에서 데이터 흐름의 중요성을 싱크에서 노드로 두었기 때문에, DSR(Dynandc Source Routing) [5] 기반의 Handshaking을 통해 경 로를 설정 한다.
성 능 분석 은 end-to-ende hop-by-hop간의 비 교와 에러 발생 환경 을 0%, 10%롤 두었다. 총 9홉을 가지는 환경 으로 싱 크에서 목적 지 까지 100Packets 을 보내도록 설정하였다.
이 절에서는 기존에 연구 되었던 센서 네트워크를 위한 안정 적 인 전송 방식 에 대해 분류하여 비교 분석 한다.
에 러 발생을 인지 하고, 부정 응답(Negative Acknowledgement)을 보내에 러 가 발생 한 데이터나 손실된 데이터 재전송을 요구한다. 전체 데이터 전송을 마치고 피드백(Feedback)을 이용하여 리포트를 노드에서 싱크로 보내 신뢰성 있는 데이터 전송을 확인한다.
대상 데이터
발생 환경 을 0%, 10%롤 두었다. 총 9홉을 가지는 환경 으로 싱 크에서 목적 지 까지 100Packets 을 보내도록 설정하였다.
이론/모형
시뮬레이션은 TinyOS[기의 TOSSIM[8]을 이용하였으며, 기본적인 파라미터는 MICA2[9]의 속성을 적용하였다.
성능/효과
본 논문에서 제안하는 에러 복구 기법은 기존의 방식에서 부분적으로 제공했던 기능들을 보완하여 센서 네트워크에서 효율적으로 사용될 수 있도록 지원한다. Handshaking, hop-by-hop의 선택적 응답, 및 버퍼 상태를 체크하여 혼잡 제어를 지원하게 하는 등 중요한 기능을 제 공 및 이 용함으로써 에 러 복구 및 혼잡제어 를 가능하게 한다.
시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제안하는 에러 복구기법이 센서 네트워크에 적합함을 알 수 있다. Hop-by-Hop 방식으로 데이터 전송에 대한 신뢰 구간을 형성하며, Handshaking, 선택적 응답, 혼잡 제어 기능의 제공으로 센서 네트워크에서 신뢰성 있는 데이터 전송 및 에 러 복구에 적합함검증하였다.
참고문헌 (9)
C. Wan, A and Campbell 'PSFQ: Pump Slowly, Fetch Quickly', September 2002
C. Intanagonwiwat, R. Govindan, and D. Estrin. Directed Diffusion: A scalable and Robust Communication Paradigm for Sensor Networks. In Proceedings of ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking, pages 56-67, Boston, MA, USA, August 2000. ACM
F. Stann and J. Heidemann, 'RMST: Reliable Data Transport in Sensor Networks',May 2003
Y. Sankarasubramaniam, O. Akan, and I. Akyidiz 'ESRT: Event-to-Sink Reliable Transport in Wireless Sensor Networks', June 2003
D. B. Johnson and D. A. Malts. Dynamic source routing in ad hoc wireless networks. In T. Imielinski, H.Korth, editor, Mobile Computing. Kluwer Academic Publishers, 1996
M. Mathis, 'RFC2019: TCP Selective Repeat Option', October 1996
TinyOS : www.tinyos.net
'TOSSIM: Accurate and Scalable Simulation of Entire TinyOS Applications.' In Proceedings of the First ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems (SenSys 2003)
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