스마트그리드 AMI를 위한 프레임 결합 기법을 활용한 IEEE 802.15.4 성능 향상 기법
Improving Performance of IEEE 802.15.4 with Frame Aggregation for Smart Grid AMI Networks
- 주제(키워드) 스마트그리드 , IEEE 802.15.4 , 프레임 결합
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 고영배
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2016. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 컴퓨터공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000021561
- 본문언어 영어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
IT기술의 발달과 에너지 및 환경문제에 대응하여 기존의 전력망에 IT 기술을 접목한 ‘스마트 그리드’가 차세대 전력망으로 각광받고 있다. 스마트 그리드 기술은 전력 공급자와 소비자간의 양방향 전력 데이터 송수신을 가능하게 하여 기존의 단방향 전력망과는 다르게 에너지 효율을 최적화시키는데 도움을 준다. Advanced Metering Infrastructure (AMI)는 스마트 미터를 기반으로 미터링 디바이스로부터 주기적으로 에너지 사용량을 측정 및 수집하여 분석하는 시스템이다. 본 논문은 스마트 그리드의 핵심 요소인 AMI 네트워크에서의 병목현상을 완화시킬 수 있는 방법에 대해 제시한다. AMI 네트워크에서는 다수의 스마트 미터링 기기가 어플리케이션의 요구사항에 따라 데이터를 주기적으로 수집하고, 멀티 홉 전송을 통해 수집된 데이터를 게이트웨이 또는 루트 노드로 전송하게 된다. 루트 노드로 데이터가 집중되는 네트워크의 이러한 특징은 전송 경로상 병목현상을 유발시키고, 통신 성능을 저하시킨다. 본 연구에서는 상기 문제를 해결하기 위해 IEEE 802.15.4 표준에 프레임 결합 전송 기법을 활용하고 각 노드의 네트워크 트래픽 처리량 및 전송 대역폭을 고려한 프레임 결합 노드 선정기법을 제시한다. 제안된 기법은 ns-3를 이용하여 일반적인 IEEE 802.15.4 성능과 비교 검증되었으며 향상된 전송 성공률 및 감소된 재전송 횟수를 보였다.
more초록/요약
The ‘smart grid’ is gaining attention as the electricity network of the future. The smart grid is a type of electricity grid with high-tech features. It allows bidirectional data transmission between the electricity provider and user. This feature acts to optimize energy efficiency, differentiating the smart grid from existing electricity networks which only allows one way data transmission. The Advanced Metering Infrastructure (AMI) is an integrated system of smart meters, which measures energy usage of a metering device on a regular basis. It collects and analyzes the data gathered. This paper proposes a scheme to alleviate the bottleneck obstacle in the AMI network, which is an integral feature of the smart grid. In an AMI network, multiple smart metering devices collect data by demands of applications. Then, the data gathered through the multi-hop transmission is transmitted to a gateway or route node. Since the data is concentrated in the route node, bottlenecks occur in the course of transmission, resulting in a decline in transmission performance. This research was conducted to solve the problem mentioned by utilizing the frame aggregation scheme. In this work, a frame aggregator selection method taking traffic processing capacity and transmission bandwidth of each node into consideration is proposed. The proposed scheme has been compared and validated through basic IEEE 802.15.4 performance using ns-3 simulator. It has shown an improvement in the packet delivery ratio of transmission, and a drop in numbers of re-transmission.
more목차
CHAPTER1 INTRODUCTION 1
CHAPTER2 BACKGROUND OF IEEE 802.15.4 5
CHAPTER3 RELATED WORK 9
CHAPTER4 PROPOSED SCHEME 11
4.1 INFORMATION NOTIFICATION USING BEACON MESSAGE 12
4.2 SELECTION OF FRAME AGGREGATION NODE CANDIDATE 13
4.3 PERMISSION STATUS FOR FRAME AGGREGATION 17
CHAPTER5 PERFORMANCE EVALUATION 20
5.1 SIMULATOR IMPLEMENTATION FOR IEEE 802.15.4 20
5.2 PERFORMANCE EVALUATION OF IEEE 802.15.4 25
5.3 PERFORMANCE EVALUATION OF PROPOSED SCHEME 30
CHAPTER6 CONCLUSION 34
