무선 센서 네트워크의 연구는 이벤트 기반과 주기적 모니터링 기반이라는 두 가지 응용의 형태에 맞추어 진행되었다. 두 가지 응용의 핵심적인 요구 사항은 다르지만 안정적인 운용을 위해 공통적으로 낮은 전송 지연의 요구가 존재한다. 하지만 기존의 무선 센서 네트워크의 프로토콜은 에너지 효율성을 중심으로 연구가 진행되었기 때문에 전송 지연에 대한 고려가 부족하였다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크의 MAC 프로토콜인 RA-MAC(RTS Aggregation-Media Access Control) 프로토콜을 제안하였다. RA-MAC 프로토콜은 새로운 채널 접근 기법 및 RTS Aggregation 기법에 의해 에너지 효율성과 낮은 전송 지연을 이룰 수 있고 수신 노드의 전송 스케줄링에 의해 이벤트 기반과 주기적 모니터링 기반 응용의 요구 사항을 동시에 만족시킬 수 있다. 실험을 통해 RA-MAC 프로토콜은 기존에 제안된 에너지 효율적인 MAC 프로토콜과 비슷한 에너지 효율을 보이면서 좀 더 낮은 전송 지연을 이루고 전송률을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
최근 무선 센서 네트워크는 언제, 어디서나 통신이 가능한 환경을 구현하는 유비쿼터스 컴퓨팅 기술의 한 분야로 각광받고 있다. 관리자가 감지 대상 지역을 이동하면서 정보를 수집하고 사용하기 위해서 싱크 노드의 이동성이 필수적으로 요구된다. 무선 센서 네트워크에서 이동 싱크 노드와 관련된 가장 대표적인 기법으로 두 계층 데이터 전송 방식(TTDD)이 제안되었으나, 많은 제어 패킷으로 에너지 효율성이 떨어진다. 이를 해결하기 위해 클러스터 기반의 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜(CBPER)이 제안되었다. 하지만 CBPER은 보이드 그리드가 발생하면 싱크 노드 또는 소스 노드까지 데이터가 정확하게 전달되지 못한다는 한계를 가진다. 이 논문에서는 CBPER의 데이터 전송 실패를 해결하고 에너지 소비를 줄일 수 있는 무선 센서 네트워크에서 이동 싱크 노드를 적용한 정적 그리드 기반의 에너지 효율적 라우팅 프로토콜을 제안한다. NS-2에 의한 성능평가를 통해 제안 기법이 CBPER 기법보다 약 34%정도 에너지 측면에서 효율적이며, 싱크 노드까지 더 정확한 데이터 전송이 이루어진다는 것을 증명하였다.
위치기반 라우팅 기법들은 소스에서 목적지노드로 데이터 패킷을 전송하기 위한 목적으로 널리 사용된다. 오리지널 그리디 포워딩 기법은 실제 무선링크의 신뢰성을 고려하지 않아 수많은 데이터 패킷 재전송이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 PRR ${\times}$ Distance 기법이 제안되었지만 실제 무선링크의 비대칭성을 고려하지 않아 여전히 많은 재전송이 발생한다. 제안기법은 포워딩할 데이터 패킷을 가진 현재 노드의 전송 반경 내에서 전송 가능한 1-hop과 2-hop 라우팅 경로를 찾는다. 이들 라우팅 경로들 중 기대전송비용이 최소가 되는 경로를 선택하여 데이터와 ACK 패킷을 전송한다. 시뮬레이션을 결과를 통해 제안기법이 기존 기법들보다 높은 신뢰성과 에너지 효율을 가짐을 보인다.
본 논문에서는 센서 네트워크(sensor networks)의 가장 대표적인 MAC 프로토콜인 S-MAC 의 에너지 효율을 높이기 위한 새로운 ACK(Acknowledgement) 기법을 제안한다. S-MAC 의 데이터 전송 절차는 Stop and Wait ARQ(Automatic Repeat Request) 방식을 사용하기 때문에 ACK 패킷으로 인한 불필요한 에너지 소비가 크다. 에너지 효율성은 센서 네트워크의 가장 중요한 고려사항이므로 불필요한 에너지 소비를 줄이는 새로운 ACK 기법을 제안한다. 우리는 시뮬레이션을 통해 S-MAC 과 제안된 ACK 기법의 에너지 효율을 비교했다. 시뮬레이션 결과에서 제안한 기법이 S-MAC 보다 에너지 효율성이 높았다.
본 논문에서는 WiMedia 프로토콜에서, 전송 효율을 높이기 위한 연쇄된 프레임 기법을 분석한다. 그리고 연쇄된 프레임에 포함되는 미니-프레임들중 일부 미니-프레임의 손실로 인해 발생하는 성능 저하를 감소시키기 위한 효율적인 전송기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 전송 기법은 연쇄된 프레임에 포함되는 미니-프레임의 손실이 발생할 경우, 에러가 발생한 미니-프레임만을 재전송하여 전체적인 에너지 소모를 줄이고, 전송효율을 높일 수 있다. 이를 증명하기 위해, 본 논문에서는 제안된 기법을 시뮬레이터에 적용시켜서 성능 분석을 수행하였다.
최근 들어서, Multi-User Massive MIMO 네트워크에서 하드웨어와 알고리즘 측면에서 복잡도를 낮추면서 높은 전송률을 얻을 수 있는 다양한 전송 안테나 선택 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 차세대 이동통신 네트워크에서 에너지 소모량을 줄이기 위한 다양한 기술들에 대한 연구가 이루어지고 있다. 그래서, 본 논문에서는 Multi-User Massive MIMO 네트워크에서 낮은 계산 복잡도를 달성하면서 에너지 효율성을 높일 수 있는 전송 안테나 선택 기법을 연구하였다. 먼저, Brute-Force 탐색 기반의 최적 방식을 소개하고 최적 방식 대비 계산 복잡도를 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 안테나 선택 기법을 제안하였다. 안테나 수가 증가할수록 최적 방식의 복잡도는 지수적으로 증가하는 반면 제안 방식은 선형적으로 증가한다. 그럼에도 불구하고, 제안 방식과 모든 경우를 고려하는 최적 방식의 에너지 효율 성능 차이는 크지 않다.
센서를 통해 수집된 데이터는 모든 정보를 취합하는 기지국으로 전송되게 된다. 센서들은 데이터를 전송하면서 지속적으로 주변 환경에 대한 데이터를 수집하여야 하기 때문에 에너지 소모가 크다. 본 논문에서는 수집된 데이터가 효율적으로 전송되어 트래픽 혼잡을 피하면서 에너지 효율성을 고려하는 기법을 제안한다. 트래픽이 증가하거나 감소할 때 각기 다른 방법으로 전송률을 제어하여 Traffic 혼잡을 피하고, 기본적인 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 프로토콜에 최적의 옵션을 설정하여 각 센서에서 에너지 소모를 최소화는 기법이다. 시뮬레이션을 통해 최적의 CSMA 옵션을 적용하여 제안된 트래픽 제어 기법을 적용하여, 에너지 효율성과 효과적인 트래픽 제어 방법을 제시한다.
최근 무선 센서 네트워크01서 원격코드설치를 위한 신뢰적인 전송 프로토콜에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 센서 네트워크는 한정된 에너지를 가지기 때문에 에너지 소모를 줄이기 위한 NACK 기반의 전송 프로토콜로 설계된다. 하지만, NACK 기반의 프로토콜은 패킷손실 이벤트 전달을 막기 위해 전송을 멈추고 에러복구를 하기 때문에 코드 전송시간을 증가시키게 되고 센서 네트워크의 수명을 줄이게 된다. 본 논문은 센서 네트워크에서 신속한 원격코드설치를 위친 NACK 억제 기법을 제안한다. 또한, ns-2 시뮬레이터를 이용한 실험을 통해 코드 전송시간이 제안된 기법에 의해 향상되었음을 확인하였다.
에너지 효율적 전송기술은 무선 PAN(WPAN: Wireless Personal Area Network) 장치들과 같이 에너지 소모에 있어서 제약을 많이 받는 무선장치의 동작 시간을 최대화하기 위해서 필수적으로 요구되는 핵심 기술이다. 더욱이, WPAN이 TDMA 동작 방식과 연동되어 수행될 때, 할당된 각 time 슬롯에서 실제 물리적 전송의 QoS 요구 사항에 대한 보장은 설계시 만족시켜야 하는 또 다른 중요 설계 고려사항이다. 따라서, 본 논문에서는 TDMA 기반의 비경합 매체 접근 프로토콜과 함께 동작하는 WPAN을 위한 에너지-효율적이며 동시에 QoS를 고려한 전송 방법을 제안한다. 제안한 알고리즘을 통해서 전송파워, 물리적 데이터 전송율(변조 수준/방식), 에너지 소모 최소화, 그리고 동시에 할당된 time 구간에서 요구되는 QoS 만족시키는 fragment 크기 등에 대한 최적 조합을 결정할 수 있다. 제안한 알고리즘과 기존의 알고리즘과의 차이점은 전송파워, 데이터 전송율 및 fragment 크기에 대한 모든 파라미터의 조합을 찾는 것이다. 시뮬레이션 결과는 제안한 알고리즘을 통하여 처리량과 에너지 소모 측면에서 성능이 향상되었음을 보인다.
다양한 분야가 IT 기술과 접목되어 인간 생활의 질적인 향상을 도모하고 있다. 전 세계적으로 유비쿼터스 기술이 각종 분야에 적용되고 있으며, 이와 같은 유비쿼터스 사회 실현을 위해 센서 네트워크가 점차 다양한 응용 분야에서 활용되고, 그 중요성이 부각되고 있다. 특히 u-사회의 실현을 위해 점차 QoS 요구사항이 증가하고 있으며, 데이터의 정확하고 신뢰성있는 전송이 중요한 문제로 대두되고 있다. 이에 본 논문에서는, 무선 센서 네트워크의 특성을 고려하여 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 기법을 제시하고자 한다. 전송 신뢰성 향상을 위해 경로별로 신뢰도를 계산하며, 전송 성공 여부를 판단하기 위해 직접 ACK를 경로 품질에 따라 선택적으로 사용한다. 경로 품질이 좋은 경우에는 오버히어링을 역으로 묵시적 ACK로 사용하여 직접 ACK 사용을 줄이고, 직접 ACK를 위임할 수 있는 방법을 제시함으로써 일반 ACK의 사용으로 인한 에너지 소비 및 트래픽 낭비를 줄이는 기법을 제안한다. 시뮬레이션 결과, 제안 기법은 기존 ACK 기법의 신뢰성은 유지하면서 약 30% 에너지 효율적인 데이터 전송을 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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