무선 센서 네트워크에서 RTS 통합을 이용한 에너지 효율성과 낮은 지연을 갖는 MAC 프로토콜

An Energy Efficient and Low Latency MAC Protocol Using RTS Aggregation for Wireless Sensor Networks

  • 이동호 (광운대학교 전자통신공학과) ;
  • 정광수 (광운대학교 전자통신공학과)
  • 발행 : 2008.08.15

초록

무선 센서 네트워크의 연구는 이벤트 기반과 주기적 모니터링 기반이라는 두 가지 응용의 형태에 맞추어 진행되었다. 두 가지 응용의 핵심적인 요구 사항은 다르지만 안정적인 운용을 위해 공통적으로 낮은 전송 지연의 요구가 존재한다. 하지만 기존의 무선 센서 네트워크의 프로토콜은 에너지 효율성을 중심으로 연구가 진행되었기 때문에 전송 지연에 대한 고려가 부족하였다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크의 MAC 프로토콜인 RA-MAC(RTS Aggregation-Media Access Control) 프로토콜을 제안하였다. RA-MAC 프로토콜은 새로운 채널 접근 기법 및 RTS Aggregation 기법에 의해 에너지 효율성과 낮은 전송 지연을 이룰 수 있고 수신 노드의 전송 스케줄링에 의해 이벤트 기반과 주기적 모니터링 기반 응용의 요구 사항을 동시에 만족시킬 수 있다. 실험을 통해 RA-MAC 프로토콜은 기존에 제안된 에너지 효율적인 MAC 프로토콜과 비슷한 에너지 효율을 보이면서 좀 더 낮은 전송 지연을 이루고 전송률을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

Wireless sensor networks have been studied with two typical applications called event-driven and periodic monitoring. Although these applications have different core requirements, they have the same low latency requirement. However, main issue of the protocol in wireless sensor networks was focused on an energy efficiency, so it has not considered the latency problem. In this paper, we propose the RA-MAC, an energy efficient and low latency MAC protocol using a new channel access mechanism and the RTS Aggregation scheme for wireless sensor networks. Our simulation results show that the RA-MAC provides energy savings and latency reduction.

키워드

참고문헌

  1. 김재현, 김석규, 이재용, "무선 센서 네트워크에서의 에너지 효율성을 고려한 MAC/라우팅 프로토콜," 전자공학회지, 제32권 7호, pp. 57-73, 2005
  2. S. Liu, K. Fan, and P. Shnha, "CMAC: An Energy Efficient MAC Layer Protocol Using Convergent Packet Forwarding for Wireless Sensor Networks," IEEE SECON'07, 2007
  3. S. Du, A. Saha, and D. Johnson, "RMAC: A Routing-Enhanced Duty-Cycle MAC Protocol for Wireless Sensor Networks," IEEE INFOCOM'07, 2007
  4. A. Woo and D. Culler, "A Transmission Control Schemes for Media Access in Sensor Networks," ACM MOBICOM'01, 2001
  5. I. Akyildiz, W. Su Y. Sankarasubramaniam, and E. Cayirci, "A Survey on Sensor Networks," IEEE Communication Magazine, Vol. 40, Issue 8, pp. 102-114, 2002
  6. W. Ye, J. Heidemann, and D. Estrin, "An Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks," IEEE INFOCOM'02, 2002
  7. J. Polastre, J. Hill, and D. Culler, "Versatile Low Power Media Access for Wireless Sensor Networks," ACM SENSYS'04, 2004
  8. G. Lu, B. Krishnamachari, and C. Raghavendra, "An Adaptive Energy-Efficient and Low-Latency MAC for Data Gathering in Wireless Sensor Networks," IPDPS'04, 2004
  9. M. Buettner, G. Yee, E. Anderson, and R. Han, "X-MAC: A Short Preamble MAC Protocol for Duty-Cycled Wireless Sensor Networks," ACM SENSYS'06, 2006
  10. W. Ye, J. Heidemann, and D. Estrin, "Medium Access Control with Coordinated Adaptive Sleeping for Wireless Sensor Networks," IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol. 12, Issue 3, pp. 493-506, 2004 https://doi.org/10.1109/TNET.2004.828953
  11. T. Dam and K. Langendoen, "An Adaptive Energy-Efficient MAC Procotol for Wireless Sensor Networks," ACM SENSYS'03, 2003
  12. A. El-Hoiydi and J. Decotignie, "WiseMAC:An Ultra Low Power MAC Protocol for the Downlink of Infrastructure Wireless Sensor Networks," ISCC'04, 2004
  13. TinyOS, http://www.tinyos.net
  14. Crossbow MICAZ motes, http://www.xbow.com
  15. "IEEE 802.15.4 Std: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)," IEEE Computer Society Press, pp. 1-679, 2003