Abstract
To minimize energy consumption, most of MAC Protocols in WSNs exploit low duty cycling. Among those, RMAC [4] allows a node to transmit a data packet for multiple hops in a single duty cycle, which is made possible by exploiting a control frame named Pioneer (PION) in setting up the path. In this paper, we present a MAC Protocol called Hop Extended MAC (HE-MAC) that transmits the data packet for more multiple hops in a single duty cycle. It employs an EXP (Explorer) frame to set up the multiple hop transmission, which contains the information of the maximum hop that a packet can be transmitted. With the use of the information in EXP and an internal state of Ready to Receive (RTR), HEMAC extends the relay of the packet beyond the termination of the data period by two more hops compared to RMAC. Along with our proposed adaptive sleeping method, it also reduces power consumption and handles heavy traffic efficiently without experiencing packet inversion observed in RMAC. We analytically obtain the packet delivery latency in HE-MAC and evaluate the performance through ns-2 simulations. Compared to RMAC, HE-MAC achieves 14% less power consumption and 20% less packet delay on average for a random topology of 300 nodes.
센서 네트워크를 위한 MAC 프로토콜들은 전력 소모를 최소화하기 위해 낮은 듀티 사이클(Duty Cycle)을 사용한다. 그 중에서 RMAC [4]의 경우 Pioneer(PION) 프레임을 이용하여 한 주기 내에 여러 홉을 전송한다. 본 논문에서는 HE-MAC(Hop-Extended MAC)이라는 홉 연장 프로토콜을 제안한다. HE-MAC의 데이터 전송은 기존 RMAC과는 달리 한 주기 내에 전달될 수 있는 최대 홉 수 정보가 포함된 Explorer(EXP)를 이용하여 이루어진다. EXP의 정보와 Ready-to-Receive(RTR) 상태를 이용하여 RMAC에 비해 2홉을 늘림으로써 평균 전송 지연 시간을 감소시킨다. 또한, 적응적 슬립을 통하여 불필요한 전력 소모를 최소화할 뿐만 아니라 RMAC에서 나타나는 잦은 트래픽(Traffic)으로 인한 패킷 역전 문제를 해결한다. HE-MAC의 패킷 전송 지연시간을 수학적으로 분석하였으며, ns-2를 이용한 모의실험을 통해 성능평가를 하였다. 300개의 노드가 배치된 랜덤 토폴로지에서 HE-MAC은 RMAC에 비해 전력 소모량과 평균 전승 지연 시간을 14%, 20%만큼 감소시킨다.
