무선 센서 네트워크에서는 전송 매체를 통한 노드간의 통신 시 효율성과 신뢰성이 보장되어야 한다. 노드에서 발생되는 데이터 전송은 CPU나 메모리 같은 다른 장치에 비해 상대적으로 많은 양의 에너지를 소모한다. 따라서 불필요한 혹은 추가적인 전송을 제한하여 효율성을 높일 수 있으며, ACK/NACK 메시지나 FEC(forward error correction)를 사용하여 데이터 전송 시 비트 오류나 패킷 손실을 복구함으로써 신뢰성을 보장할 수 있다.
하지만 유선 네트워크상에서 효율적이며 신뢰성이 있는 데이터 전송에 사용되는 여러 프로토콜들은 오류가 발생하기 쉬운 무선 네트워크에 적합하지 않다. 그리고 다양한 종류와 특정 응용프로그램들을 위한 무선 센서 네트워크의 적용 사례가 증가하면서, 효율적인 데이터 전송과 함께 신뢰성 있는 대용량 데이터 전송도 중요한 주제가 되었다. 그러므로 낮은 대역폭과 멀티 홉 환경의 대용량 데이터 전송을 위한 통신 프로토콜 연구가 반드시 필요하다.
멀티 블록 방식은 프레임을 적당한 수의 인코딩 블록들로 채워 전송하는 방법이다. 릴레이 노드들은 전송 받은 블록들 중 오류가 발견된 블록은 폐기하고, 오류 없는 나머지 블록들만 버퍼에 저장한다. 이후 릴레이 노드의 전송 조건을 만족하였을 경우, 버퍼에 저장된 블록들은 새로운 전송 프레임 내에 포함되어 전송되는 방식이 멀티 블록 전송의 핵심이다.
본 논문에서는 소거회복코드 기반의 멀티 블록 전송 방식을 사용하여 송신측에서 n개의 블록으로 나누어진 원본 데이터를 k개의 블록으로 인코딩한다. 이 인코딩 블록들은 무선 채널을 통해 전송되며, 수신측에서 오류 없는 n(k〉n)개 이상만 수신되었다면 원본 데이터로 복원이 가능하다. 실제로 대규모 무선 센서 네트워크에서 다수의 노드에게 대용량 데이터 혹은 소프트웨어적인 업데이트가 빈번히 요구되고 있는 상황일뿐만 아니라 비트 오류가 높은 무선 환경에서 소거회복코드 기반의 멀티 블록 전송 방식은 신뢰성과 네트워크 혼잡 완화를 동시에 기대할 수 있을 것이다.
본 논문의 최종 목표는 무선 센서 네트워크에서 대용량 데이터를 다수의 노드에게 전송하기 위한 신뢰성 기반의 멀티 블록 전송에 대한 것이다. 제안한 멀티 블록 전송 방식은 무선 센서 네트워크의 upstream/downstream 방식에서도 좋은 성능을 보여 주었다. 비트 오류가 발생하기 쉬운 무선 환경에서 소스 노드가 이웃 노드들에게 OTA(Over-The-Air) 재프로그래밍 데이터를 브로드캐스팅할 경우, 오류 복구를 위한 ARQ 방식은 ACK/NACK 폭증(implosion) 으로 브로드캐스트 스톰 문제를 일으킨다. 이러한 상황에서 제안한 멀티 블록 전송 방식인 M-FEC(Merge-FEC)와 MBOW(Multi-Block Over-the-air reprogramming in Wsn)는 불필요한 브로드캐스트 전송으로부터 자유로우며, 특히 다수의 송신자로부터 수신 받는 데이터가 다를 경우에 브로드캐스트 스톰 문제를 완벽히 해결할 수 있을뿐만 아니라 네트워크의 효율성도 향상 시킬 수 있다.
성능 검증을 위한 실험 결과, 제안한 멀티 블록 전송 방식이 이전 블록 전송 방식인 REFC에 비해 전체 프레임 전송 횟수는 약 10% 이상 감소하였다. 또한 BER(Bit Error Rate)이 높은 환경에서 오류 패킷에 대하여 재전송을 요구하는 ARQ와의 비교에서 제한한 멀티 블록 전송 방식의 처리량(throughput)은 약 1.6배 향상되었고, 전송 횟수와 전송 시간은 각각 약 5배 이하 그리고 약 1/2로 감소되었다.