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무선 센서 네트워크 기반 에너지 효율성이 개선된 MAC 프로토콜 설계
Design by Improved Energy Efficiency MAC Protocol based on Wireless Sensor Networks 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.12 no.3, 2017년, pp.439 - 444  

이철승 (광주여자대학교 교양.교직과정부)

초록
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무선 센서 네트워크 기술은 유비쿼터스 컴퓨팅 환경의 급성장중인 기술이며 다양한 분야에서 응용과 연구가 진행 되고 있다. 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들은 분산 네트워크 환경에서 배터리를 이용하여 Life cycle을 유지하기 때문에 QoS 요구보다는 에너지 효율이 매우 중요하다. 이러한 사항을 고려하여 IEEE802.15.4의 MAC 프로토콜에서는 트래픽에 적응적인 MAC 프로토콜 연구와 무선 센서 네트워크 환경에 신뢰성과 효율성이 강조된 표준화 작업을 진행중에 있지만, 에너지 효율이 줄어든 만큼 센서 노드의 응답속도가 떨어지는 문제점을 지니고 있다. 이에 본 논문은 동기식 방식과 하이브리드 방식의 MAC 프로토콜을 분석하여 전체네트워크의 에너지 효율이 개선된 MAC 프로토콜을 설계하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Wireless sensor network technology is a rapidly growing technology of ubiquitous computing environment and application and research are being carried out in various fields. The sensor nodes constituting the wireless sensor network maintain the life cycle by using the battery in the distributed netwo...

주제어

#무선 센서 네트워크   #MAC 프로토콜  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 효율적인 MAC 프로토콜의 개선을 위해 데이터 전송 빈도에 따라서 동적으로 Beacon을 수신할 수 있게 프로토콜을 추가함으로써 효율적인 전력관리와 응답속도를 최소화 할 수 있는 연구이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 무선 센서 네트워크 기술은 어떻게 새로운 패러다임을 마련해 나가고 있는가? 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 무선 센서 네트워크 기술은 트래픽 모니터링 감시와 추적기술, 군사적 목적, 이동 디바이스 감지, 헬스 모니터링 그리고 스마트 환경과 같은 다양한 형태의 응용으로 사람과 사물뿐만 아니라 사물 간의 정보공유로 새로운 패러다임을 마련해 나가고 있다[1-2].
센서 노드의 개발에서 배터리의 효율이 매우 중요한 문제인 이유는 무엇때문인가? 하드웨어의 기술의 발달로 센서 노드의 개발은 다양한 센싱모듈이 장착된 센서 노드를 광범위한 지역에 배포시켜 정보를 수집할 수 있게 되었으며, 다양한 방법으로 연구가 진행이 되고 있다[3]. 하지만 센서 노드들은 일정시간 동안 동작할 수 있는 에너지 즉, 배터리를 사용하기 때문에 배터리의 효율을 최대화하는 것은 매우 중요한 문제이다[4]. 센서 노드들은 배터리가 소모되기 전까지 작업을 진행해야 하며, 에너지 사용의 제약을 받는다.
S-MAC 프로토콜은 어떠한 문제를 해결하기 위해 제안된 방법인가? S-MAC[8-9] 프로토콜은 active mode와 sleep mode를 주기적으로 반복함으로써 무선 센서 네트워크의 불필요한 idle listening 문제를 해결하기 위해 제안된 방법으로, 활성화 구간인 active모드와 비활성화 구간인 sleep 모드를 고정된 길이를 가지고 주기적으로 구성된 프레임이다.
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참고문헌 (11)

  1. P. Schaffer, K. Farkas, A. Horvath, T. Holczer, and L. Buttyan, "Secure and Reliable Clustering in Wireless Sensor Networks : A Critical Survey," Computer Networks, vol. 56, no. 11, July 2012, pp. 2726-2741. 

    상세보기 crossref

  2. W. Heinzelman, A. P. Chandrakasan, and H. Balakrishnan, "An Application-Specific Protocol Architecture for Wireless Microsensor Networks," IEEE Trans. Wireless Communications, vol. 1, no. 4, Oct. 2002, pp. 660-670. 

    상세보기 crossref

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

  4. W. Oh and S. Lee, "MAC protocol for Energy-Efficiency and Delay in Ubiquitous Sensor Networks," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 4, no. 1, Mar. 2009, pp. 19-23. 

  5. J. Lee, and I. Kim, "Energy-efficient Channel Allocation MAC for Wearable WBANs," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 11, no. 11, Nov. 2016, pp. 1135-1140. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. Y. Jo, I. Yun, S. Kim, and H. Park. "A Study on the MAC(Media Access Control) protocol for Unmanned Aerial Vehicle(UAV)," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 11, no. 1, Jan. 2016, pp. 119-124. 

    원문보기 상세보기 crossref

  7. Standard 802.15.4-2006, Part 15.4: Wireless Medicum Access Control(MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs), New York, USA, 2006. 

  8. W. Ye, J. Heidemann, and D. Estrin, "Medium Access Control with coordinated Adaptive Sleeping for Wireless Sensor Networks," J. of the IEEE/ACM Trans. Networking(TON), vol. 12, issue 3, June 2004, pp. 493-506. 

    상세보기 crossref

  9. W. Ye, J. Heidemann, and D. Estrin, "An Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Network," In Proc. the 21st Annual Joint Conf. of the IEEE Computer and Communications Societies (INFOCOM 2002), vol. 3, New York, USA, June 2002. 

  10. T. Dam and K. Langendoen, "An Adaptive Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks," In Proc. the 1st Int. Conf. on Embedded Networked Sensor System (SenSys'03), Los Angeles, USA, Nov. 2003. pp. 171-180. 

  11. T. Zheng, S. Radhakrishnan and V. Sarangan, "PMAC: An Adaptive Energy Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Network," In Proc. the 19th IEEE Int. Parallel and Distributed Processing System, Denver, USA, Apr. 2005. 

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