Implementation of IEEE 802.15.4a Software Stack for Ranging Accuracy Based on SDS-TWR

The localization accuracy in wireless sensor networks using ranging-based localization algorithms is greatly influenced by the ranging accuracy. Software implementation of HAL(Hardware Abstraction Layer) and MAC(Medium Access Layer) should seamlessly deliver the raw performance of ranging-based localization provided by hardware capability fully to the applications without degrading the raw performance. This paper presents the design and implementation of the software stack for IEEE 802.15.4a which supports normal ranging mode of the Nanotron's NA5TR1 RF chip. The experiment results shows that average ranging error rate with our implementation is 24.5% for the normal mode of the SDS-TWR ranging scheme.

SDS-TWR 기반의 거리측정 정확도를 위한 IEEE 802.15.4a 소프트웨어 스택 구현

거리측정(Ranging-based) 기반 무선측위 알고리즘을 활용하는 무선 네트워크 환경에서 위치추적의 정확도는 노드들 간의 거리측정의 정확도에 크게 좌우된다. 저전력 무선 네트워크 환경에서 거리측정 기반 무선측위의 실용화를 위해서는 하드웨어에서 제공하는 거리측정 정확도를 훼손시키지 않고 그대로 유지할 수 있는 안정된 HAL(Hardware Abstraction Layer)과 MAC(Medium Access Layer) 소프트웨어의 구현이 요구된다. 본 연구에서는 IEEE 802.15.4a를 지원하는 RF 칩인 나노트론(Nanotron)사의 NA5TR1를 기반으로 한 센서노드를 제작한 후 이 노드에 탑재될 IEEE 802.15.4a 소프트웨어 스택의 기본적인 기능을 설계 구현하였다. 소프트웨어 스택은 나노트론 사의 SDS-TWR 기법의 일반모드를 거리측정 알고리즘으로 채택 지원하고 있다. 개발된 센서노드를 활용해 테스트 네트워크를 구축한 후 노드간의 실 환경에서 실시간 거리측정의 정확도를 평가한 결과 SDS-TWR의 일반모드에서 평균 거리측정 오류율은 24.2%인 것으로 나타났다.