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 hop-by-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 traffic 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 hop-by-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 traffic 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 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 대한 신뢰성 제공에 대햔 연구는 활발하게 이루어 지지 않고 있다.
노드에서싱크로의 통신은 센싱된 정보를 보내는 것으로 에러에 비교적 민감하지 않으나, 싱크에서 노드로의 통신은 원격 제어나 관리, Re-Programming 또는 Re-Tasking 을 위해 에러에 아주 민감하다. 본 논문에서는 싱크에서 노드로의 통신에 중점을 두어, 에러 발생 또는 데이터 손실에 대한 복구 기법을 연구한다. II절에서는 관련연구를, III 절에서는 에러 복구 기법에 대해 상세히 다루며, IV 절에서는 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 데이터전송의 최적의 경로를 설정하여 설정된 경로를 기반으로 안정적인 데이터 전송을 하도록 한다 . [3] RMST는 타이머를 이용하여 에러 및 손실을 복구하며, PSFQ와 같이 NACK를 통해 재전송을 요구한다.
Hop-by-Hop 방식으로 데이터 전송에 대한 신뢰 구간을 형성하며, Handshaking, 선택적 응답, 혼잡 제어 기능의 제공으로 센서 네트워크에서 신뢰성 있는 데이터 전송 및 에러 복구에 적합함 검증하였다.
<표 1> 기존의 전송 신뢰성 지원 기법
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.
위한 기능이다. 기존의 제안된 선택적 반복 (Selective Repeat)[6]을 수정한 방식으로 에러 복구에 사용되는 제어 패킷을 ACK를 사용하며, 고정 윈도우를 이용하여 시퀀스 넘버 차이를 전송함으로써 복구하게 된다.
본 논문에서 데이터 흐름의 중요성을 싱크에서노드로 두었기 때문에, DSR(Dynamic Source Routing)[5] 기반의 Handshaking을 통해 경로를 설정한다.
이를 복구하기 위해 목적지 노드는 버퍼상태를 체크하며, 시퀀스 넘버 4인 데이터까지 받은 후, 고정 윈도우를 사용한 선택적 응답을 이용하여 2번째 홉 노드에게 시퀀스 넘버 3인 데이터에 대한 재전송을 요구한다. 선택적 응답으로 시퀀스 넘버 2, 4를 전송함으로써 에러가 발생한 데이터의 시퀀스 넘버가 3임을 알게 되며, 재전송된 시퀀스 넘버 3인 데이터를 받고 버퍼 상태를 확인하여 버퍼가 꽉 찼음을 2번째 노드에게제어 메시지를 통해 알려주게 돤다.
성능 분석은 end-to-end와 hop-by~hop간의 비교와 에러 발생 환경을 0%, 10%롤 두었다. 총 9 홉을 가지는 환경으로 싱크에서 목적지까지 100 Packets 을 보내도록 설정하였다.
싱크에서 노드로 hop-by-hop으로 보내고자 하는 데이터의 속도를 비교적 늦게 하여 전송하며, 데이터 전송 시 에러가 발생하거나 데이터 손실이 있는 경우 복구 모드인 Fetch 상태로 전환하여 빠르게 복구하도록 한다. 그리고 에러 발생을 지역적으로국한시켜 한 지점에서 발생한 에러를 다른 지점에 영향을 끼치지 않도록 하는 방식이다[1].
이 절에서는 기존에 연구 되었던 센서 네트워크를 위한 안정적인 전송 방식에 대해 분류하여 비교 분석한다.
에러 발생을 인지하고, 부정응답 (Negative Acknowledgement)-4- 보내 에러가 발생한 데이터나 손실된 데이터 재전송을 요구한다. 전체 데이터 전송을 마치고 피드백(Feedback)을 이용하 여리 포트를 노드에서 싱크로 보내 신뢰성 있는 데이터 전송을 확인한다.
에러 발생 환경을 0%, 10%롤 두었다. 총 9 홉을 가지는 환경으로 싱크에서 목적지까지 100 Packets 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.
시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제안하는 에러 복구 기법이 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 에러 복구에 적합함 검증하였다.
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