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멀티 홉 무선 센서 네트워크에서 저 지연을 지원하는 MAC 프로토콜
A Low-Delay MAC(LD-MAC) protocol in Multi-Hop Wireless Sensor Networks 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.18 no.2, 2014년, pp.452 - 458  

전준헌 (Department of Computer Science, SangMyung University) ,  김성철 (Department of Computer Science, SangMyung University)

초록
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무선 센서 네트워크에서 MAC 프로토콜은 에너지 소모의 감소, QoS 지원, 공평성 지원, 그리고 전송 지연의 감소 등과 같은 많은 해결해야 할 문제들을 가진다. 본 논문에서는 멀티 홉 무선 센서 네트워크에서 저 지연을 지원하는 MAC 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안하고 있는 LD-MAC 프로토콜은 전송 지연을 줄이기 위해 RB(rapid beacon) 프레임을 사용한다. RB 프레임은 IEEE 802.15.4의 비콘 프레임의 수정된 형태이다. 송신 노드의 적응적 wakeup을 위해 RB 프레임에는 수신 노드의 wakeup과 관계된 seed 수를 포함한다. 또한 다음 홉 수신 노드의 적응적 wakeup을 위해 RB 프레임에는 남은 데이터 패킷 길이 정보를 포함한다. LD-MAC 프로토콜은 기존에 제안된 다른 프로토콜에 비해 데이터 패킷 전송 지연에서 더 좋은 성능을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In Wireless Sensor Networks the Medium access control (MAC) protocol has many challenges to solve such as reducing energy consumption, supporting QoS(quality of service) fairness, and reducing delivery delay. This paper proposed a low-delay supporting MAC protocol in multi-hop Wireless Sensor Networ...

주제어

#지연   #에너지 효율   #MAC 프로토콜   #멀티 홉 무선 센서 네트워크  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • . 본 논문에서는 다양한 크기의 데이터 패킷에서 효율적인 전송 방법을 제안한다.
  • 본 논문에서는 수정된 비콘 프레임인 RB 프레임을 사용하여 송신 노드와 수신 노드 간 여러 홉이 존재할 경우 전체 전송 지연을 감소시킬 수 있는 MAC 프로토콜을 제안하였다. 본 논문에서 제안하고 있는 LD-MAC 프로토콜은 멀티 홉 네트워크 환경에서 데이터 전송에 참여하는 노드들의 wakeup 시간을 조절함으로써 전송 노드가 10개 이상인 환경에는 전체 전송 지연의 약 33%의 효율이 있으며, 싱크까지의 홉 수가 10홉 이상일 경우 전체 노드들의 에너지 총합의 최대 약 48%의 에너지 효율이 있다.
  • 본 논문은 멀티 홉 무선 센서 네트워크에서 저 지연을 지원하는 MAC 프로토콜(LD-MAC)을 제안한다. LD-MAC 프로토콜은 RI-MAC 프로토콜의 단점인 송신 노드의 idle listening으로 발생하는 에너지 소모를 줄였으며, 1홉 환경으로 제한된 PW-MAC 프로토콜을 개선한 멀티 홉 환경에서 지연을 줄이는 방식이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
S-MAC, XMAC, B-MAC과 같은 MAC 프로토콜의 단점은 무엇인가? 대표적인 MAC 프로토콜로는 S-MAC[4], XMAC[5], B-MAC[6] 프로토콜을 들 수 있다. 이런 방식들은 에너지 효율적인 측면에서 고안된 프로토콜로서 데이터 전송 지연은 고려하지 않은 단점을 가진다. 또한 수신자 기반으로 에너지 효율적인 MAC 프로토콜로 RI-MAC [7] 프로토콜이 있다.
MAC 프로토콜에는 어떤 것이 있는가? 기존의 무선 센서 네트워크에 대한 연구는 active 구간과 sleep 구간을 조절하여 에너지 소모를 줄이는 방식이 대표적이다[4,5]. 대표적인 MAC 프로토콜로는 S-MAC[4], XMAC[5], B-MAC[6] 프로토콜을 들 수 있다. 이런 방식들은 에너지 효율적인 측면에서 고안된 프로토콜로서 데이터 전송 지연은 고려하지 않은 단점을 가진다.
RI- MAC 프로토콜의 장점은 무엇인가? RI-MAC 프로토콜은 수신자의 비콘 신호로 데이터 전송을 시작하는 방식이다. RI- MAC 프로토콜은 송신 노드의 제어신호 전송으로 에너지 소모를 줄이는 장점을 가지고 있지만, 송신 노드가 수신 노드의 비콘 프레임이 올 때까지 계속 기다리는 idle listening으로 에너지가 소모되는 단점을 가진다. PW-MAC[8] 프로토콜은 수신자의 비콘 프레임에 의사 랜덤 수(pseudo- random number)를 추가하여 송신 노드가 수신 노드의 wakeup 시간을 예측하는 방식을 사용한다.
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참고문헌 (10)

  1. P. Huang, L. Xiao, S. Soltani, M. Mutka, and N. Xi, "The evolution of MAC protocols in wireless sensor networks: A survey", Communications Surveys & Tutorials, IEEE vol. 15 , Issue 1, pp. 101-120, 2012. 

  2. S. C. Kim, J. H. Jeon, "EEPB-MAC: Energy Efficient & Priority-Based MAC Protocol for Energy Harvesting Wireless Sensor Networks," Journal of The KOREA Institute of Information and Communication Engineering vol.17, no. 3, pp. 755-761, 2013. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. A. S. M. Sanwar Hosen, S. H. Kim, and G. H. Cho, "An Energy Efficient Cluster Formation and Maintenance Scheme for Wireless Sensor Networks," Journal of Information and Communication Convergence Engineering (JICCE), vol.10, no.3, pp.276-283, 2012. 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. W. Ye, J. Heidemann, and D. Estrin, "An energy-efficient MAC protocol for wireless sensor networks," in Proc. INFOCOM, pp. 1567-1576, 2002. 

  5. Michael Buettner, Gary V. Yee, Eric Anderson, Richard Han, "X-MAC: a short preamble MAC protocol for duty-cycled wireless sensor networks," ACM SenSys '06, pp. 307-320, October 2006. 

  6. J. Polastre, J. Hill, and D. Culler, "Versatile Low Power Media Access for Wireless Sensor Networks," ACM SenSys '04, Baltimore, Maryland, USA, pp. 95-107, November 2004. 

  7. Yanjun Sun, Omer Gurewitz, David B. Johnson, "RI-MAC: a receiver-initiated asynchronous duty cycle MAC protocol for dynamic traffic loads in wireless sensor networks," ACM SenSys '08, pp. 1-14, November 2008. 

  8. L. Tang, Y. Sun, O. Gurewitz, and Johnson, D. B., "PWMAC: An energy-efficient predictive-wakeup MAC protocol for wireless sensor networks," In INFOCOM, 2011 Proceedings IEEE , pp. 1305-1313, April 2011. 

  9. IEEE Std 802.15.4-2006, IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local metropolitan area networks-Specific requirements, Part 15.4: Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs), 2006. 

  10. Jeong-Yeob. Oak, Young-June Choi, and Wooguil Pak, "EP-MAC: Early Preamble MAC To Achieve Low Delay And Energy Consumption In Duty Cycle Based Asynchronous Wireless Sensor Networks," KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS) vol. 6, no. 11, pp. 2980-2991, 2012. 

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