• 한국정보과학회논문지:정보통신
• /
• 제37권1호
• /
• pp.42-49
• /
• 2010

무선 센서 네트워크에서의 센서 노드는 일반적으로 교체 불가능한 배터리를 전원으로 사용하기 때문에 에너지 효율적인 통신 프로토콜 개발이 가장 중요한 이슈이다. 무선 센서네트워크에서 에너지 효율적인 MAC 프로토콜은 무선 매체의 공유 방식에 따라 주로 경쟁 기반 흑은 스케줄 기반으로 나눌 수 있다. 하지만 경쟁 기반 프로토콜과 스케줄 기반 프로토콜은 상반된 특징을 갖기 때문에 두 가지 프로토콜을 혼합해서 사용할 경우 보다 좋은 성능을 발휘할 수 있다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크 환경에서 센서 노드의 에너지 소모를 줄이고 네트워크의 수명을 최대화하기 위해 Tiered-MAC을 제안한다. Tiered-MAC은 싱크 노드와 센서 노드로 구성되는 계층적 센서 네트워크 구조에서 싱크 노드의 최대 전송 영역은 스케줄 기반의 TDMA를 사용하고, 이외의 영역은 경쟁 기반의 CSMA를 사용함으로써 많은 데이터 트래픽이 집중하여 혼잡상황이 잦은 싱크 노드 주변의 송수신을 관리하여 불필요한 에너지 소비를 줄이도록 설계하였다. NS-2 시뮬레이터를 이용한 실험을 통하여 제안하는 기법이 에너지 효율적으로 동작하는 것을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
• /
• pp.445-448
• /
• 2007

본 논문에서는 WSN(Wireless Sensor Networks)을 구성함에 있어 에너지 소비효율이 우수한 MAC 프로토콜을 제안하고자 한다. WSN은 매우 작은 크기의 단말에 무선통신모듈, MPU, 센싱모듈 등을 탑재하고 환경데이터를 측정하며 이를 자가망 구성을 통해 수신단으로 전송하는 기술을 말한다. 이러한 WSN에서 사용되는 단말은 에너지자원이 한정적인 단점이 있으며, 이를 극복하기 위한 효율적인 네트워크 운영이 최근 주요 이슈로 등장하고 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 S-MAC을 개선하여 네트워크를 구성하는 단말들이 보다 효율적으로 에너지를 소모하도록 유도함으로써 네트워크 상태에 맞는 스케줄링과 데이터 전송이 이루어지게 하는 방법을 제안한다.

• 한국멀티미디어학회논문지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.254-260
• /
• 2017

Data packets from sensor nodes scattered over measuring fields are generally forwarding to the sink node, which may be connected to the wired networks, in a wireless sensor network. So many data packets are gathered near the sink node, resulting in significant data packet collisions and severe transmission latency. In an event detection application such as object tracking and military, bursty data is generated when an event occurs. So many data packet should be transmitted in a limited time to the sink node. In this paper, we present a delay efficient and bursty traffic friendly MAC protocol called DEBF-MAC protocol for wireless sensor networks. The DEBF-MAC uses a slot-reserved mechanism and sleep period control method to send multiple data packets efficiently in an operational cycle time. Our simulation results show that DEBF-MAC outperforms DW-MAC and SR-MAC in terms of energy consumption and transmission delay.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제7권8호
• /
• pp.1805-1824
• /
• 2013

Recently, the use of wireless body area networks (WBAN) has been increasing rapidly in medical healthcare applications. WBANs consist of smart nodes that can be used to sense and transmit vital data such as heart rate, temperature and ECG from a human body to a medical centre. WBANs depend on limited resources such as energy and bandwidth. In order to utilise these resources efficiently, a very well organized medium access control (MAC) protocol must be considered. In this paper, a new, adaptive and energy-efficient MAC protocol, entitled isMAC, is proposed for WBANs. The proposed MAC is based on multi-channel communication and aims to prolong the network lifetime by effectively employing (i) a collision prevention mechanism, (ii) a coordinator node (WCN) selection algorithm and (iii) a transmission power adjustment approach. The isMAC protocol has been developed and modelled, by using OPNET Modeler simulation software. It is based on a networking scenario that requires especially high data rates such as ECG, for performance evaluation purposes. Packet delay, network throughput and energy consumption have been chosen as performance metrics. The comparison between the simulation results of isMAC and classical IEEE 802.15.4 (ZigBee) protocol shows that isMAC significantly outperforms IEEE 802.15.4 in terms of packet delay, throughput and energy consumption.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.755-761
• /
• 2013

무선 센서 네트워크에서 다중접근제어(Medium Access Control: MAC) 프로토콜은 센서 노드들이 필요할 때만 on 상태에 머물게 함으로 에너지를 효율적으로 사용하도록 하게한다. 본 논문에서는 에너지 수확 무선 센서 네트워크에서 우선순위에 기반을 둔 에너지 효율적인 MAC 프로토콜(EEPB-MAC)을 제안한다. 제안된 EEPB-MAC은 기존의 IEEE 802.15.4의 비콘 프레임에 우선순위 비트, 전송 노드 주소, NAV 값을 가지는 필드를 추가하여 이를 통하여 우선순위 데이터 전송을 지원한다. 데이터 전송을 원하는 전송자로부터 비콘 프레임을 수신한 수신 노드는 수신된 비콘 프레임의 우선순위 비트에 기반으로 데이터를 전송할 전송자를 선택한다. 데이터의 특성에 따라 우선순위 전송을 지원할 뿐 만 아니라, 수신 노드의 잔여 에너지 레벨에 따라 전송 주기를 조절하는 등 데이터 전송에 참여하는 노드에서의 에너지 소모를 줄인다. EEPB-MAC 프로토콜은 기존에 제안된 다른 프로토콜에 비해 우선순위가 높은 데이터에 대한 전송지연을 줄이며, 각 노드에서의 에너지 소모를 개선시켰다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제34권11B호
• /
• pp.1169-1177
• /
• 2009

본 논문은 센서 네트워크상에서 지연시간에 민감한 데이터 전송을 위한 에너지 효율적인 MAC 프로토콜을 제안한다. 비 동기식 센서 네트워크에서는 소비되는 에너지와 지연시간이 채널 모니터링 주기(Channel Monitoring Interval)와 데이터 센싱 주기(Sensing Data Interval)에 따라 변화한다. 이러한 사실을 기반으로 본 논문에서는 오버히어링(Overhearing)으로 발생하는 에너지 소비를 줄이기 위해 자신의 채널 모니터링 주기를 이웃노드에 알리는 새로운 프리엠블 구조와 낮은 연산 복잡도를 가지는 채널 모니터링 주기를 결정하는 알고리즘을 제안한다. 실험결과에서는 다른 센서 MAC 프로토콜과 제안한 MAC 프로토콜과의 성능비교를 보여준다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
• /
• pp.890-893
• /
• 2010

무선 센서 네트워크에서 각 노드들은 일반적으로 자체 충전이 어려운 배터리를 전원으로 사용하고 배터리 방전시의 교체도 어렵기 때문에 제한된 에너지원 내에서의 각 노드들의 수명 연장을 위한 연구는 중요한 이슈가 되어 왔다. 그래서 각 노드들의 에너지 소비량을 최소한으로 하는 많은 방법들이 제안되었으며 특히 에너지 효율적인 MAC 프로토콜에 관한 연구가 활발히 진행되었다. 그 중 경쟁 기반 MAC 프로토콜인 T-MAC은 S-MAC의 고정된 듀티 사이클에 적응성을 추가한 프로토콜로서 각 노드가 활성 모드에서 수면 모드로 진입하기 전 고정된 timeout을 주게 된다. 이 고정된 timeout 내에서 송수신되는 데이터가 없으면 각 노드들은 수면 모드로 진입하게 되는데 timeout은 항상 고정되어 있기 때문에 송수신 되는 데이터가 없을 때에는 불필요한 에너지 소비를 발생시킨다. 본 논문에서는 확률적으로 timeout을 분석하고 확률에 따른 timeout을 제공하여 timeout 동안의 불필요한 에너지 소모를 줄임으로서 에너지의 효율을 높일 수 있는 적응형 timeout 기반 MAC 프로토콜을 제안한다.

• 전자공학회논문지CI
• /
• 제44권2호
• /
• pp.19-24
• /
• 2007

본 논문에서는, 에너지 효율적인 MAC 프로토콜에 대해 논한다. 제안하는 S-MAC 프로토콜은 S-MAC 프로토콜을 기반으로, 전송되는 데이터의 빈도수를 이용하여 능동구간 대비 수면구간의 사이클을 지능적으로 변화시킨다. 데이터 빈도수는 링크계층의 데이터 체크 비트를 참조함으로써 얻어지게 된다. 제안된 프로토콜의 검증은 NS-2 시뮬레이터를 통해서 이루어졌고, 전송 데이터의 처리량은 S-MAC과 비교하여 유사한 성능을 나타냈고, 에너지 효율에 있어서는 최대 50%의 효율을 보였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제5권1호
• /
• pp.123-140
• /
• 2011

In this paper, we propose an Energy Efficient Media Access Control (EE-MAC) protocol for wireless sensor networks. The proposed scheme is designed to save power consumption and guarantee quality-of-service for real-time traffic. EE-MAC uses the superframe structure which is bounded by the transmission of a beacon frame and can have an active and an inactive portion. The active period is divided into the contention free period (CFP) for real-time traffic transmission and the contention access period (CAP) for non-real-time traffic transmission. We propose the exclusively allocated backoff scheme which assigns a unique backoff time value to each real-time node based on bandwidth allocation and admission control. This scheme can avoid collision between real-time nodes by controlling distributed fashion and take effect a statistical time division multiple access. We also propose the algorithm to change the duty cycle adaptively according to channel utilization of media depending on network traffic load. This algorithm can prolong network lifetime by reducing the amount of energy wasted on idle listening.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
• /
• 제35권2호
• /
• pp.149-157
• /
• 2008

제한된 배터리를 갖는 노드로 구성되는 무선 센서 네트워크에서는 에너지 효율적인 MAC 프로토콜의 연구가 활발히 진행되고 있으며 낮은 듀티 사이클 동작이 에너지 소모를 줄이는 효과적인 방법으로 널리 사용되고 있다. 낮은 듀티 사이클을 사용하는 MAC 프로토콜에서 불필요한 에너지 소모 및 지연을 줄이고 전송률을 향상시키기 위해 Short Preamble 기법이 제안되었지만 송신 노드간의 경쟁을 충분히 고려하지 않아 불공정한 경쟁의 문제가 발생할 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 Short Preamble에 우선순위 정보를 추가하여 수신 노드에서 적절히 송신 노드를 선택할 수 있는 Preamble Counting기법을 제안하였다. Preamble Counting을 사용함으로써 송신 노드간의 에너지 소모 및 패킷 전송률의 균형을 이룰 수 있음을 실험을 통해 확인하였다.