저전력 센서 네트워트 상에서 LQI값에 따른 백오프횟수 적용 알고리즘
Dynamic Backoffs Adaptation Algorithm based on LQI in IEEE 802.15.4 LR-WPAN
- 주제(키워드) 저전력 센서 네트워크 , BACKOFF , LQI
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 유승화
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 정보통신대학원 유비쿼터스시스템
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000010190
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
최근 전 세계가 미래 지향적인 유비쿼터스 시대로 한걸음 더 나아가기 위해 물류, 유통, 군사, 방재를 비롯한 전 영역에 걸쳐 센서 네트워크 도입이 활발히 이루어지고 있다. 특히 홈네트워크나 빌딩사무자동화서비스와 같이 인간의 삶을 보다 윤택하고 편안하게 해주는데 센서 네트워크는 많은 부분을 차지한다. 그 중에서 삼성, 모토로라등이 협력하고 있는 ZIGBEE ALLIANCE에서 채택하고 있는 네트워크 하부 계층인 IEEE 802.15.4 LR-WPAN(Low Rate Wireless Personal Area Network)은 저속, 저전력, 저비용을 목적으로 설계되었다. 따라서 최근 에너지효율성에 관한 문제가 많은 연구 주제로 부각되고 있다. 특히 무선센서 네트워크의 경우 각 센서노드가 배터리로 작동하게 된다. 따라서 무선센서 네트워크에서 전력문제는 가장 큰 이슈이다. 본 논문은 LQI값을 통해 무선링크품질상태를 파악하고 CSMA/CA 경쟁방식에서 채널이 busy하다고 판단되어 Back-off를 시도하는 횟수를 Dynamic하게 조정함으로써 Traffic환경을 개선시키고 Energy의 낭비를 막음으로써 에너지 효율성을 증가시키기 위한 방법을 제안하였다. 즉 높은 트래픽상황에서 많은 노드들이 동시에 메시지를 보낸다고 가정하였을때, 서로 충돌이 나서 메시지를 보내지 못하고 다시 랜덤 Back-off를 통해 계속 CCA를 수행하게 될 때 최대 Back-off 횟수를 표준에서는 4번으로 정해져 있으나 트래픽 상황에 맞춰 이 횟수를 조정함으로써 노드가 불필요한 에너지를 소비하는 것을 막는데 초점을 두어 연구하였다.
more초록/요약
The focus of the contemporary world is shifting towards sensor network systems due to its usage in military, physical distribution and disaster prevention applications. This sensor network system makes the human life more comfortable and plentiful, especially on the systems like HomeNetwork or BAS(Building Automation System). The protocol adopted by ZIGBEE ALLIANCE(a joint venture of Samsung and Motorola) works over IEEE 802.15.4 LR-WPAN(Low Rate Wireless Personal Area Network). The protocol is designed to support low speed, low power and low cost networks. Therefore, the efficient power consumption is a new area of study. Each wireless sensor node depends on batteries. Thus, the energy efficiency is the biggest issue in a wireless sensor network. So, this paper proposes a Dynamic Backoffs Adaptation Algorithm. The traffic of network was measured through the LQI. Making it the base, this algorithm prevents the overconsumption of energy, by adjusting the number of Back-offs in CSMA/CA mechanism. It also decreases the traffic congestion. In this paper, the proposed algorithm can improve the energy efficiency and packet loss in LR-WPAN.
more목차
제 1장 서 론-------------------------------------------- 1
제 2장 관련 연구---------------------------------------- 5
2.1 IEEE 802.15.4 Standard Review--------------------- 5
2.1.1 SuperFrame 구조 및 설명------------------------ 8
2.1.2 CSMA/CA 알고리즘 설명------------------------ 10
2.1.3 LQI(Link Quality Indicator)---------------------- 12
2.2 에너지 효율성에 관한 논문-------------------------- 13
2.2.1 An Individual Beacon Order Adaptation Algorithm
for IEEE 802.15.4 Networks---------------------- 13
2.2.2 Performance Enhancement in a Low Rate
Wireless PAN---------------------------------- 16
2.2.3 Dynamic Backoff for Wireless Personal Network-- 19
제 3장 Dynamic MaxBackoffs Adaptation Algirithm------- 22
3.1 각 노드가 판단하여 스스로 적용하는 방법------------ 24
3.2 코디네이터가 판단하여 비컨을 통해 적용하는 방법---- 25
제 4장 실험 환경 및 결과------------------------------- 26
4.1 실험 환경 및 구성-------------------------------- 26
4.2 실험 결과--------------------------------------- 28
4.2.1 최대 백오프 횟수에 따른 비교 분석-------------- 28
4.2.2 Packet Traffic Interval에 따른 비교 분석--------- 32
4.2.3 LQI값에 따른 Dynamic한 Backoff횟수에 따른 비교
분석------------------------------------------ 33
제 5장 결 론------------------------------------------ 36
참 고 문 헌------------------------------------------- 37
