Implementation of a Sensor Node with Convolutional Channel Coding Capability

Sensor nodes are used for monitoring and collecting the environmental data via wireless sensor network. The wireless sensor network with various sensor nodes draws attention as a key technology in ubiquitous computing. Sensor nodes has very small memory capacity and limited power resource. Thus, it is essential to have energy efficient strategy for the sensor nodes. Since the sensor nodes are operating on the same frequency bands with ISM frequency bands, the interference by the devices operating on the ISM band degrades the quality of communication integrity. In this paper, the convolutional code is proposed instead of ARQ for the error control for the sensor network. The proposed convolutional code was implemented and the BER performance is measured. For the fixed transmitting powers of -19.2 dBm and -25dBm, the BER with various communication distances are measured. The packet loss rate and the retransmission rate are calculated from the measured BER. It is shown that the porposed method obtained about 9~12% and 12-19% reduction in retransmission rate for -19.2 dBm and -25 dBm respectively.

컨벌루션 채널코딩 기능의 센서노드 구현

무선 센서 네트워크에서 센서 노드는 주변 환경을 감시하고 데이터를 수집하는 용도로 사용되고 있다. 여러 센서 노드들로 구성된 센서 네트워크는 유비쿼터스 컴퓨팅 분야에 핵심 기술로 주목 받고 있다. 센서 노드는 수집된 정보를 처리하기 위한 MCU와 작은 용량의 메모리를 가지고 있다. 배터리로 동작하는 센서 노드는 한번 배치되면 추가적인 에너지 공급이 불가능하기 때문에 전원 관리 능력이 반드시 필요하다. 또한 ISM 밴드 대역의 주파수를 사용하고 다수의 센서 노드들이 배치된 장소에서 동작하여야 하기 때문에 같은 센서 노드와 같은 대역을 사용하는 이종 기기간의 전파 간섭이 발생하는 열악한 통신환경에서 가지고 있다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크의 오류 제어 기법으로 사용되는 ARQ 기법의 문제점인 오류가 발생 했을 시 재전송으로 인한 추가적인 에너지 소비를 줄이기 위해 오류정정기법인 컨벌루션 부호의 적용을 제안하였다. 제안된 컨벌루션 부호를 센서 네트워크 OS를 통하여 센서 노드에 적용하여 전송전력 -19.2dbm과 -25dbm 에서 거리를 10m, 15m, 20m로 두고 BER을 측정하였다. 측정된 BER을 통해 패킷손실률과 평균 재전송 횟수를 계산하여 컨벌루션 부호를 적용하였을 때 그 성능을 분석하였다. 실험결과 -19.2dbm에서는 9~12%의 평균 재전송 횟수 이득을 -25dbm에서는 12%~19%의 이득을 얻을 수 있음을 확인하였다.