The Journal of the Korea Contents Association (한국콘텐츠학회논문지)

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Modeling and Optimization of the IEEE 802.15.4 Protocol for Internet of Things

사물인터넷 환경을 위한 IEEE 802.15.4 프로토콜 모델링과 최적화 방안

  • Received : 2016.07.14
  • Accepted : 2016.08.01
  • Published : 2016.10.28
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Abstract

In this paper, we perform analysis of the performance of low-power communication technology, IEEE 802.15.4 MAC (Media Access Control) protocol used in internet of things. Wide variety of devices in internet of things generate different kinds of traffic characteristics and heterogeneous traffic environment is therefore considered in contrast to existing works. With the help of the Markov chain the performance of the protocol is derived as a function of the MAC parameters and based on the results a framework to determine energy-efficient optimal MAC parameters for applications in real time is proposed. Proposed method is shown to be more efficient in terms of energy consumption through performance comparison over application scenarios compared to operation with fixing MAC parameters, and its practicability on small devices with limited computing power is verified through evaluating the accuracy and speed of the proposed framework.

본 논문에서는 사물인터넷 환경에서 사용되는 저전력 통신 기술인 IEEE 802.15.4 MAC (Media Access Control) 프로토콜의 성능 분석을 수행한다. 사물인터넷 환경에서는 기기 종류가 다양하고 생성되는 트래픽 특성도 상이하기 때문에 기존 연구와는 달리 트래픽이 혼재되어 있는 heterogeneous traffic 환경을 고려한다. 마코프 체인을 통해 프로토콜의 성능을 MAC 파라미터의 함수로 도출하였고 이를 기반으로, 사용되고 있는 애플리케이션을 위한 에너지 효율적인 최적 MAC 파라미터를 실시간으로 찾는 프레임워크를 설계하였다. 제안 방식은 기존의 파라미터를 고정시켜 운용하는 방법 대비 에너지 이득이 있음을 애플리케이션 시나리오별 비교를 통해 보였고, 제안된 프레임워크가 연산 능력의 한계를 가지는 소형 기기에서도 충분히 사용될 수 있음을 정확도와 속도 측면에서 검증하였다.

Keywords

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