Journal of KIISE:Information Networking (한국정보과학회논문지:정보통신)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
권호 표지

Tiered-MAC: An Energy-Efficient Hybrid MAC Protocol for Wireless Sensor Networks

Tiered-MAC: 무선 센서 네트워크를 위한 에너지 효율적인 하이브리드 MAC 프로토콜

  • 이한선 (광운대학교 전자통신공학과) ;
  • 정광수 (광운대학교 전자통신공학과)
  • Published : 2010.02.15
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Abstract

Because sensor nodes operate with the limited power based on battery which cannot be easily replaced, energy efficiency is a fundamental issue pervading the design of communication protocols developed for wireless sensor networks. In wireless networks, energy efficient MAC protocols can usually be described as being either a contention-based protocol or a schedule-based protocol. It is suitable to use combination of both contention-based protocol and schedule-based protocol, because the strengths and weaknesses of these protocols are contrary to each other. In this paper, in order to minimize energy consumption of sensor nodes and maximize network lifetime, we propose a new MAC protocol called "Tiered-MAC" The Tiered-MAC uses a schedule-based TDMA inside maximum transmission range of sink node and a contention-based CSMA otherwise. Therefore, by efficiently managing the congested traffic area, the Tiered-MAC reduces the unnecessary energy consumption. Based on the ns-2 simulation result, we prove that the Tiered-MAC improves the energy-efficiency of sensor network nodes.

무선 센서 네트워크에서의 센서 노드는 일반적으로 교체 불가능한 배터리를 전원으로 사용하기 때문에 에너지 효율적인 통신 프로토콜 개발이 가장 중요한 이슈이다. 무선 센서네트워크에서 에너지 효율적인 MAC 프로토콜은 무선 매체의 공유 방식에 따라 주로 경쟁 기반 흑은 스케줄 기반으로 나눌 수 있다. 하지만 경쟁 기반 프로토콜과 스케줄 기반 프로토콜은 상반된 특징을 갖기 때문에 두 가지 프로토콜을 혼합해서 사용할 경우 보다 좋은 성능을 발휘할 수 있다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크 환경에서 센서 노드의 에너지 소모를 줄이고 네트워크의 수명을 최대화하기 위해 Tiered-MAC을 제안한다. Tiered-MAC은 싱크 노드와 센서 노드로 구성되는 계층적 센서 네트워크 구조에서 싱크 노드의 최대 전송 영역은 스케줄 기반의 TDMA를 사용하고, 이외의 영역은 경쟁 기반의 CSMA를 사용함으로써 많은 데이터 트래픽이 집중하여 혼잡상황이 잦은 싱크 노드 주변의 송수신을 관리하여 불필요한 에너지 소비를 줄이도록 설계하였다. NS-2 시뮬레이터를 이용한 실험을 통하여 제안하는 기법이 에너지 효율적으로 동작하는 것을 확인하였다.

Keywords

References

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