사물 인터넷 환경에서 무선 AP의 수면 모드 운영 및 송출 전력 조절을 통한 전력 소비 절감 알고리즘

Abstract

최근 스마트폰을 포함한 사물 인터넷(IoT) 기술 기반의 스마트 기기의 급속한 확산에 따라 IEEE 802.11 무선 랜에서 전력 소비 또한 급격히 증가하고 있다. 특히 모바일 기기 사용자가 급격하게 증가하면서 가정이나 사무실 같은 실내 환경에서 사설 무선 AP(Access Point) 설치가 급증하고 있는 추세이다. 본 논문은 현재 무선 AP의 비효율적인 운영을 개선한 무선 AP의 전력 소비 절감 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘 동작은 STA(Station)의 무선 AP 접속 여부에 따라 구분되며, STA가 있을 경우는 STA로 전송할 데이터가 있을 때와 없을 때로 나뉜다. STA가 없는 경우, 수면 모드로 동작하여 불필요한 전력 소비를 최소화한다. 또한 추가적으로 STA가 접속을 하고 있는 경우에도 데이터를 수신하지 않을 경우에는 인증 및 결합이 유지된 상태로 수면 모드를 운영한다. STA로부터 데이터 요청이 있을 경우 STA의 거리와 전송률을 파악하여 STA의 전송률을 만족하는 최소의 송출 전력으로 패킷을 전송한다. 이때, STA와 최초로 스캔 과정을 하는 데 필요한 관리 프레임은 최대 송출 전력으로 전송한다. 본 논문에서 제시한 시나리오를 바탕으로 제안한 전력 소비 절감 알고리즘이 적용된 무선 AP에서의 전력 소비량은 기존 방안이 적용된 무선 AP와 비교하면 약 18%, 전력 소비 절감이 적용되지 않은 일반적인 무선 AP와 비교하면 약 35% 감소했다. We have experienced an explosive increase of the IoT(Internet of Things) technology based devices including smart phones and the wireless communications. Also the growing power consumption in IEEE 802.11 WLANs(Wireless LANs) driven by these dramatic increases in not only mobile users and but also wireless APs(Access Points). To reduce the power consumption, this paper proposes a wireless AP power saving algorithm, which minimizes the transmission power without decrease the transmission and carrier sense ranges. A wireless AP which is use in our algorithm checks its own original coverage periodically for whether there is a new STA(Station) or not when its transmission power is decreased. Moreover, if there are no signaling message to connect the wireless AP, it changes its operation mode Wake-up to sleep. A Result shows that the proposed AP algorithm can reduce the total power consumption of the wireless AP approximated 18% and 35% compared to the conventional wireless AP with and without the existing power saving algorithm, respectively.