USN 기반 실시간 주행 상황 정보 제공을 위한MAC 설계 및 성능 분석 = Design and Performance Analysis of a new MAC Protocol for Providing Real-time Traffic Information using USN

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In ubiquitous environment, sensor networks that sense and transmit surrounding data without human intervention will become more important. If sensors are installed for detecting vehicles and measuring their speed in the road and that real-time information is given to drivers, it will be very effective for enhancing safety and controlling traffic in the road. In this paper, we proposed a new reliable and real-time sensor MAC protocol between AP and sensor nodes in order to provide real-time traffic flow information based on ubiquitous sensor networks. The proposed MAC allocates one TDMA slot for each sensor node on the IEEE 802.15.4 based channel structure, introduces relayed communication for distant sensors, and adopts a frame structure that supports retransmission for the case of errors. In addition, the proposed MAC synchronizes with AP by using beacon and adopts a hybrid tracking mode that supports economic power consumption according to various traffic situations, We implemented a simulator for the proposed MAC by using sim++[1] and evaluated various performances. The simulation results show that the proposed MAC reduces the power consumption and reveals excellent performance in real-time application systems.

국문 초록 (Abstract)

유비쿼터스 환경에서는 사람이 개입하지 않은 상태에서 주위의 데이터를 센싱하고 전송해주는 센서 네트워크 시스템의 중요성이 날로 커지게 될 것이다. 유비쿼터스 환경에서 도로에 센서를 설치하고, 이를 통해 사전 차량 감지 및 속도를 측정하여 실시간 주행 상황 정보를 제공하면 도로에서의 안전성 개선과 교차로에서의 효율적인 트래픽 제어 효과를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 USN 기반의 실시간 주행 상황 정보 제공을 위해 센서 노드와 AP간의 신뢰성 있고 실 시간성을 보장하는 MAC을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 MAC은 IEEE 802.15.4를 기반으로 한 채널 구조에 TDMA 슬롯을 각 센서 별로 할당하고, AP와 센서의 거리가 먼 경우를 위해 Relay를 통한 통신 방법을 도입하였으며, 무선 채널 오류 발생 시 이를 재전송 할 수 있는 프레임 구조를 제안하였다. 또한, Beacon을 이용하여 AP와의 동기화를 수행하는데 있어서, 다양한 교통 트래픽에 따라 가장 효율적으로 전력을 소모할 수 있도록 센서의 Sleep mode를 제어하는 hybrid tracking mode를 제안하였다. 제안된 MAC 프로토콜을 sim++[1]를 이용하여 시뮬레이터를 구현하였으며, 다양한 시스템 파라미터 하에서 성능 분석을 수행하였다. 이를 통해 제안된 방안이 전력소모를 줄이며, 신뢰성을 요구하는 실시간 응용 시스템에서 우수한 성능을 나타냄을 보였다.

참고문헌 (Reference)

• 1 "센서 네트워크 및 애플리케이션 기술 동향" 32 (32): 786-799, 2005년7월
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• 3 "http://www.sensysnetworks.com"
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• 5 "Performance Evaluation of the IEEE 802 4 MAC for Low-Rate Low-Power Wireless Networks" 2004
• 6 "IEEE 802.15.4 for wireless sensor networks : A Technical overview, Anis Koubaa" July2005
• 7 "IEEE 802.15.4 IEEE Standard." 2006
• 8 "Data Sheet for CC2420 2.4Ghz IEEE 802.15.4/Zigbee RF Transceiver" available online at