대한전자공학회논문지TC (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

LR-WPAN에서 충돌회피를 위한 동적 채널할당 알고리즘

The Dynamic Channel Allocation Algorithm for Collision Avoidance in LR-WPAN

  • 투고 : 2010.01.14
  • 심사 : 2010.05.31
  • 발행 : 2010.06.25
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초록

많은 노드와 넓은 지역을 커버하기 위해 클러스터-트리 형태로 구성된 모니터링 네트워크는 싱크 주변에 트래픽이 집중된다. IEEE 802.15.4가 이러한 센서 네트워크에 적용 되었을 때 싱크 주변지역에서의 트래픽 집중으로 인하여 데이터의 전송지연이 길어지고, 데이터를 잃어버릴 가능성이 높다. 본 논문에서는 LR-WPAN에서 채널을 동적으로 할당하여 채널 사용률을 높이고, 데이터 전송 성공률을 높이는 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서는 제안한 알고리즘의 성능평가를 위하여 IEEE 802.15.4의 액티브 구간길이를 다양하게 설정하여 실험하였다. 실험 환경은 클러스터-트리 형태의 모니터링 네트워크를 가정하고, 트래픽이 집중되는 지역인 싱크와 1홉 거리에서 발생하는 트래픽을 분석했다. 실험결과 트래픽이 많을수록 DCA가 우수한 성능을 보였다. 트래픽이 가장 적은 상황에 대한 실험에서 IEEE 802.15.4는 최소한의 액티브길이인 14.40ms로 동착하여 90.3%의 데이터 전송 성공률을 보이고, DCA는 11.8ms의 액티브 구간을 유지하며 98.9%의 데이터 전송 성공률을 보였다.

In the cluster-tree network which covers wide area network and has many nodes for monitoring purpose traffic is concentrated around the sink. There are long transmit delay and high data loss due to the intensive traffic when IEEE 802.15.4 is adapted to the cluster-tree network. In this paper we propose Dynamic Channel Allocation algorithm which dynamically allocates channels to increase the channel usage and the transmission success rate. To evaluate the performance of DCA, we assumed the monitoring network that consists of a cluster-tree in which sensing data is transmitted to the sink. Analysis uses the traffic data which is generated around the sink. As a result, DCA is superior when much traffic is generated. During the experiment assuming the least amount of traffic, IEEE 802.15.4, has the minimum length of active period and 90% data transmission success rate. However DCA maintains 11.8ms of active period length and results in 98.9% data transmission success rate.

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참고문헌

  1. 이상학, 조위덕 외 4명, "IEEE 802.15.4:Sensor Network 기술," 정보과학회지, 제 21권, 제8호, 93-102쪽, 2003년 9월.
  2. IEEE Standard for 802.15.4, "Part 15.4: Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks(LR-WPANs)," 2006.
  3. J. Zheng and M. J. Lee, "Will IEEE 802.15.4 make ubiquitous networking a reality? a discussion on a potential low power, low bit rate standard," IEEE Commun., June 2004.
  4. I. F. Akyildiz, Y. S.W. Su, and E. Cayirci, "A survey on sensor networks," IEEE Commun., vol. 40, no. 8, pp. 102-114, Aug. 2002. https://doi.org/10.1109/MCOM.2002.1024422
  5. J. Misic, S. Shafi, and V. B. Misic, "The impact of MAC parameters on the performance of 802.15.4 PAN," Ad Hoc Networks, vol. 3, no. 5, pp.509-528, Sept. 2005. https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2004.08.002
  6. Sofie Pollin, Mustafa Ergen, Sinem Coleri Ergen, Bruno Bougard, "Performance Analysis of Slotted Carrier Sense IEEE 802.15.4 Medium Access Layer," IEEE trans. Commun., vol. 7, no. 9, Sept. 2008.
  7. L. Gang, B Krishnamachari, and C. Raghavendra, "Performance evaluation of the IEEE 802.15.4 MAC for low-rate low-power wireless networks," in proc. IEEE Int. Conf. Performace, Compute., Commun., 2004, pp. 701-706.
  8. T.O.KIM, H.Kim, J.Lee, J.S.Park, and B.D.Choi, "Performance analysys of the IEEE 802.15.4 with non beacon-enabled CSMA/CA in nonsaturated condition," in proc. Int Conf. EUC, Aug. 2006, pp.884-893.
  9. Jianliang Zheng and Myung J. Lee, "A comprehensive performance study of IEEE 802.15.4," IEEE Press Book, 2004.
  10. Shiann-Tsong Sheu, Yun-Yen Shin, "CSMA/CF Protocol for IEEE 802.15.4 WPANs," IEEE trans. Commun., vol. 58, no. 3 Mar. 2009.