에너지 수확 무선 센서 네트워크에서 에너지 효율 및 우선순위 기반의 MAC 프로토콜

Abstract

무선 센서 네트워크에서 다중접근제어(Medium Access Control: MAC) 프로토콜은 센서 노드들이 필요할 때만 on 상태에 머물게 함으로 에너지를 효율적으로 사용하도록 하게한다. 본 논문에서는 에너지 수확 무선 센서 네트워크에서 우선순위에 기반을 둔 에너지 효율적인 MAC 프로토콜(EEPB-MAC)을 제안한다. 제안된 EEPB-MAC은 기존의 IEEE 802.15.4의 비콘 프레임에 우선순위 비트, 전송 노드 주소, NAV 값을 가지는 필드를 추가하여 이를 통하여 우선순위 데이터 전송을 지원한다. 데이터 전송을 원하는 전송자로부터 비콘 프레임을 수신한 수신 노드는 수신된 비콘 프레임의 우선순위 비트에 기반으로 데이터를 전송할 전송자를 선택한다. 데이터의 특성에 따라 우선순위 전송을 지원할 뿐 만 아니라, 수신 노드의 잔여 에너지 레벨에 따라 전송 주기를 조절하는 등 데이터 전송에 참여하는 노드에서의 에너지 소모를 줄인다. EEPB-MAC 프로토콜은 기존에 제안된 다른 프로토콜에 비해 우선순위가 높은 데이터에 대한 전송지연을 줄이며, 각 노드에서의 에너지 소모를 개선시켰다. Medium access control (MAC) protocols for wireless sensor networks make sensor nodes on state for energy-efficiency only when necessary. In this paper we present an energy efficient priority-based MAC protocol for energy-harvesting Wireless Sensor Networks (WSNs). For support priority-based packet transmission the proposed EEPB-MAC protocol uses the modified IEEE 802.15.4 beacon frames including priority bit, sender node address, and NAV value fields. A receiver node periodically wakes up, receives sender beacon frames, selects data sending sender, and broadcasts a beacon frame containing the selected sender's address. A receiver node selects sender node according to sender's data priority. A receiver nodes also adjust wake up period based on their energy states. Hence, the energy consumption of receiver node can be minimized. Through simulations and analytical analysis, we evaluate the performance of our proposed the EEPB-MAC protocol and compare it against the previous MACs. Results have shown that our protocol outperforms other MAC in terms of energy consumption, higher priority packet delivery delay.