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IEEE 802.15.6 기반 CSMA/CA 성능 향상에 관한 연구
A Study on the CSMA/CA Performance Improvement based IEEE 802.15.6 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.10 no.11, 2015년, pp.1225 - 1230  

이정재 (송원대학교 컴퓨터정보학과) ,  김인환 (송원대학교 전기전자공학과)

초록
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WBAN을 위한 MAC 프로토콜은 의료용 센서 노드의 가변적인 데이터를 효율적으로 처리하기 위해서 응급상황에서 발생하는 트래픽을 가장 높은 우선순위로 처리하는 CSMA/CA(: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 알고리즘을 수행하게 된다. 노드가 전송하는 응급 메시지는 충돌이 발생하게 되고 응급 메시지 재전송으로 인한 전송 지연이 발생할 수 있으며 재전송으로 인한 에너지 낭비를 가져올 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 개선하기 위해서 우선순위 큐잉을 적용한 CSMA/CA 알고리즘의 경우 MAC 명령어 프레임과 데이터 프레임의 우선순위를 정하여 서로 다른 백오프 파라미터를 적용하고 충돌로 인한 프레임 손실을 최소화하는 알고리즘을 제안하였다. 성능평가 결과 제안한 MAC 프로토콜을 사용했을 때가 IEEE 802.15.6을 사용했을때 보다 충돌 확률이 감소하여 패킷 전송 처리율이 증가하고 패킷 손실량이 감소함을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

MAC protocol for WBAN performs CSMA/CA(:Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)algorithm that handles traffic which occurs in emergency with top priority in order to deal with variable data of sensor node for medicine. Emergency message that node sends undergoes collision and delay o...

주제어

#무선 인체 네트워크   #매체 감지 다중 접근/충돌 회피  

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

문제 정의

  • 6의 문제점인 일반적인 상황에서 배타접근구간의 유휴슬롯문제, 우선순위가 동일한 경우의 슬롯 경쟁문제등을 해결하고, 모바일 헬스케어 환경의 WBAN을 지원하기 위해서는 데이타 프래픽이 많아질 경우를 고려해 채널효율을 증가시키는 에너지 저전력의 새로운 MAC 프로토콜이 필요하다. 본 논문에서는 유휴슬롯문제와 우선순위가 높은 노드가 슬롯을 독점하는 문제를 해결하기 위해 슬롯이 쉬고 있을 때 다른 노드가 경쟁을 통해 데이터를 전송하는 경쟁접근구간으로 나누어 다수의 노드들이 슬롯을 점유하기 위해 경쟁을 하는 과정중에 발생하는 전송지연과 에너지 소모를 해결하기 위한 향상된 CSMA/CA MAC 알고리즘을 제안하고자 한다. Ⅰ장에서는 서론에 이어 Ⅱ장에서는 관련연구에 대해 기술하고 Ⅲ장에서는 제안된 CSMA/CA에 대하여 설명하고 Ⅴ장에서는 결론을 맺는다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
WBAN은 주로 어떤 네트워크 토폴로지가 사용되는가? WBAN 의료 응용에서 EEG, ECG, 혈압분석등은 실시간 낮은 전송률로 처리가 가능하며 의료관리자, 트래픽제어 이상경보등의 데이터 처리는 최적의 낮은 데이터 전송률로 가능하고, EMG나 내시경등의 데이터는 실시간 고속 데이터 전송율이 필요하게 된다. WBAN은 인체내외부의 영역에서 다양한 특징을 가진 디바이스들과 스타 토폴로지나 P2P 토폴로지가 주로 사용되며 보통 6개의 센서노드가 하나의 네트워크를 이루며 최대 256개 까지 확장가능하다. QoS를 보장하기 위한 지연시간은 125 ms이내, 비의료서비스가 250 ms이내, 지연편차가 50 ms 이내이며 의료서 비스는 1m이내의 전송을 지원한다.
비컨의 관리접근구간은 무엇인가? 경쟁접근구간은 두 번째 비컨이 접근할 수 있는 추가된 구간으로 비 반복적 트래픽에 사용되며 이 구간의 길이를 0로 하려면 두 번째 비컨을 전송하지 않으면 된다. 관리접근구간은 데이터의 즉각적인 접근, 계획접근, 비계획 접근을 허용하는 구간이다. 센서노드의 주기적인 전송 또는 폴링과 같은 비계획 접근방식을 제공하기 위해 허브는 센서노드가 요청된 수신대기 시간만큼 관리 접근구간을 구성한다.
WBAN은 무엇인가? WBAN은 인체 내부에 이식(Implant), 피부표면 (Wearable), 인체외부(Out-body)에 위치한 인체를 중심으로 2~3m 이내에서의 존재하는 의료기기 및 환자 용전자제품(Consumer Electronics)에 위치하여 통신을 수행하는 WPAN의 차세대 무선통신기술이다[3-4].
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참고문헌 (13)

  1. S. Ullah, and K. Kwak, "An Ultra Low-Power and Traffic-Adaptive Medium Access Control for Wireless Body Area Networks," J. med. system, vol. 16, no. 2, July 2010, pp. 875-891. 

  2. J. Lee and J. Hong, "Performance Improvement of IEEE 802.15.4 MAC for WBAN Environments in Medical," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 10, no. 1, Jan. 2015, pp. 223-230. 

  3. C. Joao, J. Rodrigues, and P. Lorenz, "Toward ubiquitous mobility solutions for body sensor networks on healthcare," Communications Mag., IEEE vol. 50, no. 5, May 2012, pp. 108-115. 

  4. S. Ullah, M. Chen, and K. Kwak, "Throughtput and Delay Analysis of IEEE 802.15.6-Based CSMA/CA Protocol," J. of medical systems, vol. 36, no. 6, July 2012, pp. 3875-3891. 

    상세보기 crossref

  5. S. Cheng and C. Hwang, "Coloring-Based inter-WBAN Scheduling for Mobile Wireless Body area network," IEEE Trans. Parallel and Distributed Systems. vol. 24, no. 2, Feb. 2011, pp 250-259. 

  6. K. Choi, "Vehicle Collision Avoidance Sensor with Interference Immunity to Own Transmitted Sign," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 7, no. 2, 2013, pp. 433-438. 

  7. X. Wang and L. Cai, "Inference analysis co-existing wireless body area networks," Global Telecommunications Conf., 2011 IEEE, Barcelona, Spain, vol. 22, Dec. 2011, pp. 1-5. 

  8. G. Fang, "Distributed Inter-Network Inference Coordination for Wireless Body Area Networks," Global Telecommunications Conf., 2010 IEEE, Portugal, Dec. 2010, pp. 1-9. 

  9. L. Alonso and R. Agusti "MAC-PHY Enhancement for 802.11b WLAN Systems," In Proc. the 58th IEEE Semiannual Vehicular Technology Conf. VTC 2003-Fall, Orlando, USA, Oct. 2003, pp. 12-14. 

  10. B. Otal, L. Alonso, and C. Verikoukis, "Highly Reliable Energy-Saving MAC for Wireless Body Sensor Networks in Healthcare Systems," IEEE J. Sel. Area. Commun. 2009, vol. 27, no. 2, pp. 553-565. 

    상세보기 crossref

  11. T. Kim, Y. Rhee, and S. Kim, "Implementation of a Microwave Doppler Sensor," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 4, no. 2, 2009, pp. 75-81. 

  12. H. Fattah and C. Leung "An Overview of Scheduling Algorithm in Wireless Multimedia Networks," IEEE Trans. Communications, USA, Oct. 2002, pp. 426-432. 

  13. F. Xia, J. Li, R. Hao, X. Kong, and R. Gao "Service Differentiated and Adaptive CSMA/CA over IEEE 802.15.4 for Cyber-Physical Systems," The Scientific World J. New Jersey, USA, 2013, pp. 1-7. 

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