KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제5권6호
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pp.1113-1132
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2011
In wireless sensor networks (WSNs), most energy saving asynchronous MAC protocols are custom tailored for unicast communications only. However, broadcast protocols are very commonly used in WSNs for a variety of functionalities, such as gathering network topology information, event monitoring and query processing. In this paper, we propose a novel low-power asynchronous broadcast MAC protocol called Alarm Broadcast (A-CAST). A-CAST employs the strobe preamble that specifies the residual waiting time for the following data transmission. Each receiver goes back to sleep upon hearing the strobe preamble for the residual time duration, to conserve energy and to wake up just before data transmission starts. We compute the energy consumption of A-CAST via rigorous mathematical analysis. The analytic results show that A-CAST outperforms B-CAST, a simple broadcast extension of the well-known B-MAC. We also implement A-CAST on sensor motes and evaluated its performance through real experiments. Our experimental results show that A-CAST reduces the energy consumption by up to 222% compared to the previously proposed protocols.
Improvements in wireless sensor network (WSN) technology have resulted in a large number of applications. WSNs have been mainly used for monitoring applications, but they are also applicable to target tracking, health care, and monitoring with multimedia data. Nodes are generally deployed in environments where the exhausted batteries of sensor nodes are difficult to charge or replace. The primary goal of communication protocols in WSNs is to maximize energy efficiency in order to prolong network lifetime. In this paper, various medium access control (MAC) protocols for synchronous/asynchronous and single/multi-channel WSNs are investigated. Single-channel MAC protocols are categorized into synchronous and asynchronous approaches, and the advantages and disadvantages of each protocol are presented. The different features required in multi-channel WSNs compared to single-channel WSNs are also investigated, and surveys on multi-channel MAC protocols proposed for WSNs are provided. Then, existing broadcast schemes in such MAC protocols and efficient multi-hop broadcast protocols proposed for WSNs are provided. The limitations and challenges in many communication protocols according to this survey are pointed out, which will help future researches on the design of communication protocols for WSNs.
이동 컴퓨팅 환경에서 이동 호스트는 대역폭의 사용을 줄이고 이동 트랜잭션의 응답 시간을 향상시키기 위하여 캐쉬를 사용한다. 그리고 서버는 이동 호스트의 캐쉬 일관성을 유지하기 위해서 주기적으로 갱신된 데이터를 방송한다. 그러나 무효화 보고서를 사용한 캐쉬 일관성 유지기법은 이동 트랜잭션의 완료 결정을 지연한다는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 캐슁된 데이터를 사용하여 이동 트랜잭션을 수행하는 경우 이동 트랜잭션의 직렬 가능한 수행을 보장하는 CCM-AD 방법을 제안한다. 제안하는 CCM-AD 방법은 서버에서 이동 호스트에게 방송한 데이터와 갱신된 데이터와의 교집합을 구하여 공통되는 데이터를 요청 데이터와 함께 방송함으로써 이동 트랜잭션의 직렬 가능한 수행을 보장한다. 그리고 수행 후 완료 결정을 위한 이동 트랜잭션의 지연도 줄일 수 있다. 또한 주기적으로 방송하는 무효화 보고서의 메시지 크기도 줄일 수 있다.
지상파 디지털방송에서는 기존 아날로그 방송에 비해 뛰어난 품질의 영상/음성 서비스가 제공될 뿐만 아니라 신문이나 잡지에서 볼 수 있었던 프로그램 정보를 TV 화면상에서 바로 받아 볼 수 있는 EPG(Electronic Program Guide) 서비스와 각종 데이터 서비스도 함께 제공된다. 이러한 EPG 정보와 함께 수신기에 필요한 각종 시스템 정보를 수신측에 전달하려면 ATSC(Advanced Television Systems Committee)의 PSIP(Program and System Information Protocol)에 따라 정보를 가공하는 장비가 필요하며 데이터 서비스를 위해서는 ATSC A/90의 송출 규격에 따라 데이터를 가공하는 장비가 필요하게 된다. 데이터서버 시스템은 PSIP의 생성과 데이터의 스케줄링을 담당하는 Data/PSIP 제어기와 데이터를 ATSC 송출 규격에 맞추어 가공하는 데이터 인젝터로 구성된다. 데이터서버 시스템은 방송 편성 정보를 담고 있는 KBS 편성 DB, 각종 콘텐츠를 관리하는 콘텐츠 DB, 그리고 실시간 독립정보 서비스를 제공하기 위한 실시간 어플리케이션 에이전트와의 인터페이스를 갖추고 있다. Data/PSIP 제어기와 데이터 인젝터에서는 편성된 PSIP 정보와 콘텐츠 데이터를 ASI(Asynchronous Serial Interface) 인터페이스를 통해서 다중화기로 전송한다. 다중화기는 PSIP 정보와 인코딩된 데이터 정보를 A/V TS(Transport Stream)와 함께 다중화하여 최종적으로 디지털 데이터 방송용 TS를 출력시킨다.
블록체인은 데이터의 투명성 및 보안성이 뛰어난 분산공유원장으로써 핵심기술인 합의 알고리즘을 통하여 참여 노드에 동일한 데이터를 순차적으로 공유할 수 있도록 한다. 이러한 블록체인 기술의 특징을 활용하고자 최근 기업 및 공공기관을 중심으로 블록체인을 적용하려는 시도가 증가하고 있다. 본 논문에서는 분산 네트워크와 같은 비동기 네트워크 환경에서 활용되는 프라이빗 블록체인의 합의 알고리즘인 PBFT를 수정하여 네트워크 통신비용 및 합의 안정성을 고려한 수정된 PBFT를 제안하였다. 수정된 PBFT는 노드 간 신뢰가 보장된 비동기 네트워크 환경의 특징을 감안하여 클라이언트의 요청 검증에 대하여 기존의 전체 참여 방식을 개선하여 2/N의 Leader(리더)를 통한 합의와 인증을 제안하였다. 해당 과정에서 발생되는 브로드캐스트 과정의 간소화를 통하여 합의를 위한 최소 노드 수 유지가 가능하였으며 네트워크 통신을 위한 효율적 비용관리가 가능하다.
현재 이동 컴퓨팅 환경에서 이동 호스트가 사용하는 캐쉬는 전력의 한계와 제한된 대역폭이라는 단점을 보완할 수 있는 중요한 장치로서 사용된다. 하지만 서버 데이터와의 일관성을 유지해야 하는 부담을 가지고 있다. 본 논문에서는 선택적 캐쉬 일관성 유지 기법을 제안한다. 서버는 캐쉬 상태 테이블, 데이터 접근 테이블을 유지하여 이동 호스트에서 미래 사용성이 높은 데이터에 대한 선별을 통해 효율적인 방송을 가능하게 한다. 또한 오랜 접속 단절 이후에 연결된 이동 호스트의 요청에 따라 서버가 보관하고 있던 지난 방송 정보를 전달하고 비동기적인 방송을 수행함으로써 다수의 캐쉬 데이터가 버려지는 것을 방지하고, 최신의 데이터를 보유할 수 있도록 한다. 따라서 이동 호스트는 서버에 대한 의존도를 줄일 수 있게 되어 자치성 증대라는 효과를 얻을 수 있음이 실험을 통해서 보여진다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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