한국통신학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences)

  • 제36권8A호
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  • Pages.702-711
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  • 2011
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  • 1226-4717(pISSN)
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  • 2287-3880(eISSN)
한국통신학회 (The Korean Institute of Commucations and Information Sciences)
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IEEE 802.15.4의 성능 향상을 위한 은닉 노드 인식 그룹핑 알고리즘

A Hidden-Node-Aware Grouping Algorithm for Improving Throughput of IEEE 802.15.4

  • 엄진영 (동국대학교 컴퓨터공학과 컴퓨터네트워크 연구실) ;
  • 안종석 (동국대학교 컴퓨터공학과 컴퓨터네트워크 연구실) ;
  • 이강우 (동국대학교 정보통신공학과 컴퓨터 구조와 시뮬레이션 기술 연구실)
  • 투고 : 2011.03.31
  • 심사 : 2011.08.09
  • 발행 : 2011.08.31
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초록

본 논문은 IEEE 802.15.4 네트워크에서의 에너지 효율을 향상시키기 위해 위한 은닉 노드들 간의 신호 충돌 문제를 해결하기 위한 은닉 노드 인식 그룹핑(HAG: Hidden-Node-Aware Grouping) 알고리즘을 제안한다. HAG 알고리즘은 노드들 간 수식 신호의 에너지를 이용하여 은닉 관계에 있는 노드들을 파악하고, 그들을 서로 다른 그룹에 배정하는 방식으로 그룹핑을 완성하고 그룹별로 신호 전송 주기를 할당한다. HAG 알고리즘의 정확한 성능 측정 및 예측을 위해 다양한 네트워크 상황을 고려하여 처리량에 대한 분석적 성능 모델을 제시한다. HAG 알고리즘을 사용하지 않은 네트워크 환경에서는 은닉 관계가 있는 노드들의 수가 증가함에 따라 처리량이 급속히 저하되지만, HAG 알고리즘을 적용하면 이와 같은 성능 저하를 예방할 수 있음을 분석적 성능 모델과 더불어 시뮬레이션 결과를 통하여 확인하였다.

This paper proposes a HAG(Hidden-Node-Aware Grouping) algorithm for IEEE 802.15.4 networks to enhance the performance by eliminating collisions resulted from the hidden node problem without adopting the RTS/CTS packet exchanges. To solve the hidden node problem, the HAG algorithm organizes nodes into disjoint transmission groups by dynamically allocating hidden nodes into separate groups which take turns in a round robin way for their transmission. For dynamic group adjustment, it periodically evaluates the presence of hidden nodes based on subordinate nodes' receipt reports. To accurately measure its behavior, this paper also builds an analytical model to estimate its throughput fluctuation over various network topologies. The mathematical model along with simulation results confirmed that the HAG technique gracefully degraded the throughput of IEEE 802.15.4 networks whereas the standard IEEE 802.15.4 networks suffer severe throughput fallout as hidden nodes become populated.

키워드

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