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무선 센서 망에서 시간적 이득을 활용한 향상된 실시간 전송 방안
양태훈(Taehun Yang),조현종(Hyunchong Cho),김상대(Sangdae Kim),김천용(Cheonyong Kim),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2017 정보과학회논문지 Vol.44 No.10
무선 센서 망에서 실시간 전송 연구들은 실시간 요구사항을 만족시키기 위해 소스 노드부터 싱크 노드까지 응용에서 요구되는 전달 속도보다 높은 전달 속도를 갖는 노드를 이용하는 방안을 제안한다. 이 요구 전달 속도는 패킷이 싱크에 도달하기까지 고정되기 때문에, 전송 범위 내 실시간 요구사항을 만족하는 노드가 없는 혼잡 지역에서 실시간 전송을 보장하기 어렵다. 이 방식은 싱크 노드에 가까워질수록 패킷의 실제 전달 속도는 높아지는 특성을 갖는다. 즉, 패킷은 실시간 전송을 만족하는 시간보다 이른 시간에 싱크 노드에 전달될 수 있다. 본 논문은 패킷 전달 과정에서 발생하는 시간적 이득을 이용하여 패킷의 전달 속도를 조절함으로써 향상된 실시간 전송 방안을 제안한다. 송신 노드는 수신된 패킷 정보를 이용하여 다음 전달 노드를 선택하기 위한 요구 전달 속도를 재계산한다. 시뮬레이션 결과는 실시간 전송관점에서 제안 방안이 기존 방안들보다 실시간 전송 성공률이 향상됨을 보인다. Real-time transmission studies in wireless sensor networks propose a mechanism that exploits a node that has a higher delivery speed than the desired delivery speed in order to satisfy real-time requirement. The desired delivery speed cannot guarantee real-time transmission in a congested area in which none of the nodes satisfy the requirement in one hop because the desired delivery speed is fixed until the packet reaches the sink. The feature of this mechanism means that the packet delivery speed increases more than the desired delivery speed as the packet approaches closer to the sink node. That is, the packet can reach the sink node earlier than the desired time. This paper proposes an improved real-time transmission by controlling the delivery speed using the temporal gain which occurs on the packet delivery process. Using the received data from a previous node, a sending node calculates the speed to select the next delivery node. The node then sends a packet to a node that has a higher delivery speed than the recalculated speed. Simulation results show that the proposed mechanism in terms of the real-time transmission success ratio is superior to the existing mechanisms.
무선 센서 네트워크에서 이동 싱크를 지원하기 위한 지역적 격자 기반 다중 경로 전송 방안
양태훈(Taehun Yang),김상대(Sangdae Kim),조현종(Hyunchong Cho),김천용(Cheonyong Kim),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2016 정보과학회논문지 Vol.43 No.12
다중경로 전송은 분할된 경로를 이용하여 데이터를 전달함으로써, 신뢰성 향상 및 부하 분산등의 장점을 제공한다. 이를 위해, 기존의 다중경로 전송 방안들은 경로를 적절히 분할하거나, 효율적으로 경로를 생성하는 데 목적을 두고 있다. 하지만, 어플리케이션의 요구 또는 핫스팟 문제 회피 등을 위해 싱크가 이동하는 경우, 기존의 연구들은 경로를 재구축 하거나 족적추적 기법을 사용한다. 이 방안들은 과도한 에너지를 소비하여 네트워크 수명을 단축시키거나 경로의 병합으로 다중경로 전송의 장점을 상실하는 문제가 발생한다. 따라서 본 논문에서는 싱크 이동을 지원하기 위한 다중경로 생성 및 유지 방안을 제안한다. 제안 방안은 싱크 주변에 격자구조를 형성하고 이를 활용하여 다중경로를 형성한다. 또, 싱크의 이동에 따라 격자구조는 확장되고 다중경로 역시 경로가 병합되지 않게 부분적으로 재구축된다. 시뮬레이션을 통해 제안방안이 기존의 방안들에 보다 나은 에너지효율 및 전송 성공률을 나타냄을 보인다. A multipath routing in wireless sensor networks (WSNs) provides advantage such as reliability improvement and load balancing by transmitting data through divided paths. For these reasons, existing multipath routing protocols divide path appropriately or create independent paths efficiently. However, when the sink node moves to avoid hotspot problem or satisfy the requirement of the applications, the existing protocols have to reconstruct multipath or exploit foot-print chaining mechanism. As a result, the existing protocols will shorten the lifetime of a network due to excessive energy consumption, and lose the advantage of multipath routing due to the merging of paths. To solve this problem, we propose a multipath creation and maintenance scheme to support the mobile sink node. The proposed protocol can be used to construct local grid structure with restricted area and exploit grid structure for constructing the multipath. The grid structure can also be extended depending on the movement of the sink node. In addition, the multipath can be partially reconstructed to prevent merging paths. Simulation results show that the proposed protocol is superior to the existing protocols in terms of energy efficiency and packet delivery ratio.
무선 센서 망에서 제한시간을 이용한 실시간 멀티캐스팅 프로토콜
김천용(Cheonyong Kim),양태훈(Taehun Yang),김상대(Sangdae Kim),조현종(Hyunchong Cho),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2017 정보과학회논문지 Vol.44 No.1
실시간 멀티캐스팅은 소스가 발생시킨 패킷을 제한시간 내에 다수의 목적지로 전달하는 방법이다. 무선 센서 망에서는 종단간 지연이 거리에 비례하므로, 제한시간 안에 전송가능한 최대거리가 존재한다. 기존 실시간 멀티캐스팅 방안은 고정된 최대거리를 정하고, 목적지들로의 패킷 전달 경로가 이를 넘지않도록 하여 실시간 멀티캐스팅을 달성했다. 하지만, 제한시간이 가변적인 환경에서, 기존방안은 고정된 제한거리로 인해 실시간 전송실패나, 에너지효율 저하 등의 문제가 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해, 본 논문은 제한시간을 이용한 실시간 멀티캐스팅 프로토콜을 제안한다. 제안방안은 제한시간을 이용해 최대 전송가능거리를 계산하고, 이를 이용해 멀티캐스팅 경로를 구성한다. 제안방안이 구성하는 멀티캐스팅 경로는 제한시간이 짧은 경우 실시간성에, 긴 경우 에너지효율성에 초점을 맞추어 구성된다. 실험결과는 제안방안이 기존방안보다 실시간전송 성공률과 에너지효율성 면에서 더 나은 성능을 달성할 수 있음을 보인다. Real-time multicasting is a packet transmission scheme ensuring that multiple destinations receive a packet within the desired time line. In wireless sensor networks, a packet can be delivered to a limited distance under a given deadline, since the end-to-end delay tends to be proportional to the end-to-end physical distance. Existing real-time multicasting protocols select the distance between the source and the furthest destination as the distance limitation and construct a multicasting tree guaranteeing delivery paths to each destination within the distance limitation. However, the protocols might lead to real-time delivery failures and energy efficiency degradation due to the fixed distance limitation. In this study, we proposed a real-time multicasting protocol using time deadline. The proposed protocol obtains the maximum transmittable distance with a given time deadline and subsequently constructs a multicasting tree using the maximum transmittable distance. The form of the multicasting tree varies according to the given time deadline to trade off the energy efficiency against the real-time delivery success ratio. The simulation results showed that the proposed scheme is superior to the existing protocols in terms of energy efficiency and real-time delivery success ratio under various time deadlines.