본 논문은 네트워크 전체의 전력 소모를 줄이기 위해 제어 패킷의 소모를 줄이는 비동기 센서 MAC 프로토콜을 설계한다. 기존 비동기 방식의 X-MAC은 너무 많은 제어 패킷을 보낸다는 단점, PW-MAC은 다중 송신자와 단일 수신자 상황에서 데이터 패킷이 충돌한다는 단점이 있다. 본 논문에서는 두 프로토콜의 단점을 보완하여 수신자 기반(Receiver-Initiated)으로 동작하며, 송신자에 의해 제어 패킷을 생성하는 MAC 프로토콜을 제안한다. 본 문에서 NS2를 이용한 실험의 결과를 통해 전력 소모, 전달 지연, 평균 처리량이 기존 연구에 비해 향상됨을 확인했다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권5호
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pp.1604-1617
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2014
This paper proposes RIX-MAC (Receiver-Initiated X-MAC), a new energy-efficient MAC protocol based on an asynchronous duty cycling. RIX-MAC improves energy efficiency through utilizing short preambles and adopting the receiver-initiated approach, where RIX-MAC minimizes sender nodes' energy consumption by enabling transmitters to predict receiver nodes' wake-up times. It also reduces receiver nodes' energy consumption by decreasing the number of control frames. We use the network simulator to evaluate RIX-MAC's performance. Compared to the prior asynchronous duty cycling approaches of X-MAC and PW-MAC, the proposed protocol shows a remarkable improvement in energy-efficiency and end-to-end delay.
무선 센서 네트워크의 MAC 프로토콜에 관한 연구는 동기식 MAC 프로토콜과 비동기식 MAC 프로토콜로 구분되어 활발한 연구가 진행되어 왔다. 특히, 비동기식 MAC 프로토콜은 각 노드들이 독립적인 Duty Cycle로 동작하기 때문에 송수신자 간의 동기를 맞추기 위한 알고리즘 연구가 필수적이다. 대표적으로 수신자 주도의 (Receiver-Initiated) MAC 프로토콜은 각 노드가 Wakeup 하자마자 전송하는 Beacon을 이용하여 송수신자 간의 동기를 맞추는 알고리즘이다. 하지만, 송신자가 언제 전송될지 모르는 수신자의 Beacon을 기다리면서 불필요한 에너지 소모가 발생하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 송수신자 사이의 최적의 중간 노드를 선정하여 성능을 향상시키는 MAC 프로토콜을 제안한다. 시뮬레이션 결과는 기존의 알고리즘 보다 에너지 효율을 향상시키고 전송 지연 시간이 감소되는 결과를 보인다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권2호
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pp.764-784
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2017
Energy efficiency is an essential requirement in designing a MAC protocol for wireless sensor networks (WSNs) using battery-operated sensor nodes. We proposed a new receiver-initiated MAC protocol, RIX-MAC, based on the X-MAX protocol with asynchronous duty cycles. In this paper, we analyzed the performance of RIX-MAC protocol in terms of throughput, delay, and energy consumption using the model. For modeling the protocol, we used the Markov chain model, derived the transmission and state probabilities, and obtained the equations to solve the performance of throughput, delay, and energy consumption. Our proposed model and analysis are validated by comparing numerical results obtained from the model, with simulation results using NS-2.
A Multicast transfer is a critical delivery method to provide a transport service to multipeer applications, the various problems on the multicast transfer environments have been occurred from the results of current research. One of these problems is the multicast transport service issue to guarantee reliability and scalability. First, this paper presents the related research of the reliable multicast transport methods, and then proposes a new transfer architecture using the Agent Sender and Receiver Concept(ASRC) to solve a reliable multicast transfer issue. we also propose a method to apply the proposed architecture(ASRC) to the well-known sender-initiated and receiver-initiated transport protocol. In order 새 validate the proposed ASRC architecture, t도 applied sender and receiver system si compared and analyzed over the processing requirement and maximum throughput.
기존의 멀티캐스트 프로토콜은 서비스 수신자가 주체가 되어 그룹에 가입/탈퇴하는 방법을 사용하고 있어 서비스 제공자가 그룹 멤버에 대해 데이터전송의 신뢰성을 관리하기 힘든 구조로 되어 있다. 본 논문은 교육 시스템과 같이 서비스제공자(서버) 중심의 멀티미디어 데이터 통신이 이루어지는 시스템을 위해서 서비스 제공자 중심의 그룹 관리와 통신의 신뢰성을 제공하는 멀티캐스트 미들웨어를 설계 구현한다. 개발된 미들웨어는 다수의 멀티캐스트 그룹에 대해 그룹멤버의 상태정보를 관리하는 그룹관리기, 신뢰성을 보장하는 NAK기반의 통신프로토콜에 의한 송수신기로 구성되어 있다. 이를 이용해 22khz 음성데이터와 1024*768 24bit color image 데이터를 동시에 30대의 pc에 송신한 결과 음성은 동시에 2명의 음성이 전원에게 손실없이 전송되고 image는 0.004%,정도의 낮은 재전송율로 초당 2장의 image가 전송된다.
무선 센서 네트워크에서 전송 지연 및 에너지 소모의 문제들을 해결하는 것이 전체 네트워크의 수명을 연장하고 효율적인 데이터 패킷 전송을 위해 해결해야할 문제들이다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 다양한 MAC 프로토콜들이 제안되었다. 본 논문에서 제한하는 방식은 센서 노드의 잔여 에너지에 기반하여 노드의 wake-up 주기를 조절함으로 불필요한 idle listening을 줄여 에너지 소모를 줄인다. 제안된 제어 메커니즘은 수신자 기반의 MAC 프로토콜 중의 하나인 RI-MAC 프로토콜의 단점을 보안하여 수정하였다. 제안된 제어 메커니즘에서 수신 노드는 주기적으로 wake up하고 노드 자신의 에너지 상태에 따라서 비콘 신호를 전송한다. 뿐 만 아니라 수신 노드는 데이터 트래픽에 따라서 wake up 주기를 조절한다. 성능분석을 통하여 제안한 MAC 프로토콜이 RI-MAC 프로토콜에 비해 에너지 소모에 대하여 더 효율적임을 알 수 있었다.
멀티캐스트 기술을 인터넷과 같은 거대한 네트워크에 적용하기 위해서는 멀티캐스트 데이터그램을 수신자 그룹에게 효율적이고 신뢰성있게 전달하는 것이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 IETF를 중심으로 연구중인 RMT프로토콜의 취약점을 제시하고 망의 혼잡으로 인해 재전송이 발생하는 경우 이를 개선하기 위해 구성요소의 기능을 재 설계함으로써 라우터에서 복구 및 재전송 처리를 할 수 있는 신뢰적 멀티캐스트 프로토콜을 설계하고 구현 및 평가하였다. 손실을 겪은 수신자가 보낸 재전송 요청을 지역으로 제한하고 멀티캐스트 라우터를 통해 손실을 복구하도록 하여 NACK신호와 재전송이 전역 멀티캐스트 그룹으로 폭주하는 것을 방지하였다. 멀티캐스트 라우터에 버퍼링 기능을 가지도록 하여 재전송 요청시 이를 포워딩함으로써 재전송에 따른 지연 시간을 기존의 복구 방식보다 감소시킬 수 있도록 하였다. 이와 같은 기능에 적합한 신뢰적 멀티캐스트 프로토콜의 메시지와 동작절차를 설계하였으며, 이를 토대로 제안한 멀티캐스트 프로토콜을 유닉스 환경에서 C 언어를 사용하여 구현하고 시험하여 기존의 방식보다 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다.
IP 멀티캐스트는 Best-Effort 서비스를 제공하므로 신뢰적인 전송을 보장하지 않는다. 최근 신뢰적인 전송을 보장하기 위한 다양한 접근이 시도되고 있지만, 인터넷상에서 확장성 있는 신뢰적인 멀티캐스트 전송을 구현하기엔 아직까지 미흡하다. 본 논문에서는 이를 극복하기 위해 확장성과 신뢰성을 지원하는 신뢰적인 멀티캐스트 구조 (RMA)를 제안한다. 제안하는 모델은 수신자 기반의 재전송 요청을 통해 신뢰성을 보장하는 한편, 멀티캐스트 라우터 가 피드백을 억제함으로써 확장성을 보장한다. 또한, 기존의 멀티캐스트 라우팅 정보를 최대한 활용하여 프로토콜 변경비용 및 오버헤드를 최소화한다. 성능분석 결과, 제안하는 모델은 확장성과 호환성 측면에서 기존의 연구보다 우수성을 보였다.
In a dynamic load distribution policies, each node gathers the current system sates information before making a decision on load balancing. Load balancing policies based on this strategy can suffer from processor thrashing. In this paper, we propose a new algorithm which attempts to decrease the frequency of the processor thrashing, the algorithm is based on the integration of three components. The first, the algorithm of which determine the size of jobs be transferred. The second, negotiation protocol with obtains a mutual agreement between a sender and a receiver on the transferring job size. And the third, a symmetrically-initiated location policy. The algorithm proposed in this paper used Siman IV as simulation tool to prove the improvement of performance. I analyzed the result of simulation, and compared with related works. The mean response time shows that there are no difference with existing policy, but appear a outstanding improvement in high load. The thrashing coefficient that shows the average response time, CPU overhead and the thrashing ratio at both the receiving and sending node has been used in the analysis. A significant improvement in the average response time and the CPU overhead ratio was detected using our algorithm when an overhead occurred in the system over other algorithm. The thrashing coefficient differed in the sending node and the receiving node of the system. Using our algorithm, the thrashing coefficient at the sending node showed more improvement when there was an overhead in the system, proving to be more useful. Therefore, it can be concluded that the thrashing ratio can be reduce by properly setting the maximum and minimum value of the system’s threshold queue.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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