지연 허용적인 수중 센서 네트워크에서 노드 그룹핑을 이용한 매체 접속 제어 프로토콜

Abstract

본 논문에서는 수중환경에서의 거리에 따른 전파 손실 특성을 이용한 직교 주파수 분할 다중 접속 방식(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 기반의 새로운 에너지 효율적인 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC) 프로토콜을 제안한다. 제안하는 방식은 센서 노드들을 싱크 노드를 중심으로 싱크 노드와의 거리에 따라 그룹을 나눈 후, 그룹에 서로 다른 주파수 대역을 각각 할당하여 사용하도록 한다. 이러한 방식으로 네트워크 전체의 전송 전력 소모를 줄이고 각 센서 노드에게 최소 허용 신호 대 잡음비 (Accepted Minimum SNR, AMS)를 보장한다. 추가적으로 싱크 노드는 동적 인 부채널 할당 (dynamic sub-channel allocation)으로 데이터 전송률을 향상한다. 모의실험을 통해 제안하는 매체 접속 제어 프로토콜의 수중 센서 네트워크에서의 성능을 확인할 수 있었다. In this paper, we propose a novel energy efficient MAC protocol which is based on orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) and exploits the physical characteristic that propagation loss of acoustic wave depends on the distance. In the proposed scheme, sensor nodes are grouped according to the distance to sink node. Then, each group uses a different frequency band. The proposed scheme not only enables all sensor nodes to maintain the signal-to-noise ratio above a certain required level (Accepted Minimum SNR, AMS), but also reduces overall transmission power consumption. In addition, the dynamic sub-channel allocation is employed in order to improve data transmission rate. Simulations show that proposed MAC protocol has better performance in a delay-tolerant underwater acoustic sensor networks.