Transient Coordinator: 센서 네트워크 환경에서 비동기식 MAC 프로토콜을 위한 충돌해결 알고리즘 (Transient Coordinator: a Collision Resolution Algorithm for Asynchronous MAC Protocols in Wireless Sensor Networks)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보과학회
· 수록지 정보 : 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 / 19권 / 1호 / 41 ~ 45페이지
· 저자명 : 이상훈, 배용수, 최린

초록

일반적으로 비동기식 센서 네트워크 MAC 프로토콜들은 별도의 충돌회피 알고리즘을 사용하지 않기 때문에 동기식 MAC 프로토콜에 비해 충돌에 의한 성능 저하가 크게 나타난다. 본 논문에서는 충돌에 따른 비동기식 MAC 프로토콜의 성능 저하 문제를 최소화하기 위해 수신 노드가 충돌을 야기한 송신 노드들의 전송 순서를 제어하여 추가적인 충돌을 제거할 수 있는 Transient Coordinator (TC)를 소개한다. TC는 충돌을 감지한 수신 노드가 충돌을 일으킨 송신 노드들에 대한 정보를 수집하고 이를 이용하여 충돌이 발생하지 않는 전송 순서를 각 송신 노드에게 지정하는 방식을 사용한다. 송신 노드들은 지정된 순서에 따라 독점적인 채널 사용 권한을 얻으며 이를 통해 송신 노드간의 충돌을 회피할 수 있다. 시뮬레이션 결과에 대한 분석에 따르면 TC는 반복적인 충돌을 방지하여 그로 인해 낭비되는 시간과 대역폭을 줄일 수 있다. 또한, 이를 통해 기존의 비동기식 MAC 프로토콜에 비해 에너지 소비를 91.1% 줄일 수 있고 각 노드당 평균 데이터 처리량을 약 19.4% 증가시킬 수 있다. 이는 본 논문에서 제안하는 TC가 성능, 자원 활용 및 에너지 효율성 측면에서 기존의 random back-off 방식에 비해 더욱 효율적인 충돌 해결 알고리즘임을 증명한다.

영어초록

Wireless sensor networks (WSN) often employ asynchronous MAC scheduling, which allows each sensor node to wake up independently. Random back-off used by most of asynchronous protocols cannot secure a receiver from potentially repetitive collisions and may lead to a substantial increase in the packet latency. In this paper, we propose a new collision resolution algorithm called Transient Coordinator (TC) for asynchronous WSN MAC protocols. TC resolves a collision on demand by ordering senders’ transmissions when a receiver detects a collision. To coordinate the transmission sequence both the receiver and the collided senders perform handshaking to collect the information and to derive a collision-free transmission sequence, which enables each sender to exclusively access the channel. According to the simulation results, our scheme can improve the average per-node throughput by up to 19.4% while it also reduces unnecessary energy consumption due to repetitive collisions by as much as 91.1% compared to the conventional asynchronous MAC protocols. This demonstrates that TC is more efficient in terms of performance, resource utilization, and energy compared to the random back-off scheme in dealing with collisions for asynchronous WSN MAC scheduling.

참고자료

· 없음