무선 센서 네트워크에서 Cross-Layer 기반 MAC 프로토콜 설계 및 구현

Abstract

본 논문에서는 무선센서네트워크에서 응급 상황 발생시 데이터 긴급 전송 성질을 만족하는 효율적인 MAC 프로토콜을 제안한다. 일반적으로 무선센서네트워크에서의 구축을 위한 센서노드 배터리 사용량은 중요한 성능요소이며, 이를 위해 많은 MAC과 network layer 프로토콜이 개발되었다. MAC 프로토콜로 널리 사용되고 있는 S-MAC의 주된 기능은 에너지 효율성을 위해 존재한다. 이러한 기능들은 periodic listen and sleep, collision avoidance, overhearing avoidance, message passing이 있으며, 이들은 데이터 전송 지연 특성에 대해서는 고려하고 있지 않다. 따라서, 응급 및 긴급 상황 제어를 위한 응용 서비스의 경우 에너지 소비 효율성과 데이터 지연성을 동시에 제어할 수 있는 새로운 MAC 프로토콜이 필요하다. 본 논문에서는 응급 및 긴급 상황 발생시 센싱 정보에 따라 duty cycle을 제어함으로써, 센서 노드간의 데이터의 지연 문제를 개선한 CL-SMAC을 소개한다.|Wireless sensor network shows variety of applications in different real world scenarios because of their self organizing capabilities and their abilities to respond over varying environmental conditions. With the advance of efficient sensor nodes, the application areas have been increased considerably during the recent time. A wireless sensor network mostly uses SMAC as medium access control. The main features of SMAC protocol are periodic listen and sleep, collision avoidance, overhearing avoidance, and message passing. The S-MAC can reduce the energy consumption considerably by using these energy-saving features. In this thesis, proposed cross-layer based sensor MAC protocol (CL-SMAC) for delay-sensitive applications. The basic idea of CL-SMAC remains same as SMAC with the modification in periodic listen and sleep. CL-SMAC has more opportunities to transfer data by adjusting the transmission duty cycle. Simulation results show that the average latency for CL-SMAC can be reduced according to the sensed data at the delay-sensitive application. This thesis focused on faster data transfer over wireless sensor networks by using application-aware duty cycle adjustment. For faster data transfer, the sensor nodes must remain in the listen state for more time or it must listen to the environment periodically. Because of this, more energy is dissipated which lowers the energy efficiency of the sensor network. However, data transmission occurs at a faster rate in the case of emergency situation. Therefore, the proposed MAC protocol can be used for the delay-sensitive applications such as subway station, train station, army, and monitoring systems