표제지
요약
Abstract
목차
제1장 서론 13
1.1. 무선 센서 네트워크 13
무선 센서 네트워크의 운영체제와 프로그래밍 언어 14
무선 센서 네트워크의 한계점 15
1.2. 무선 센서 네트워크 연구의 필요성 17
신뢰성 있는 대용량 데이터 전송의 필요성 20
연구의 동기 및 기여도 22
1.3. 논문의 구성 24
제2장 관련 연구 25
2.1. 무선 센서 네트워크 데이터 전송 프로토콜 25
2.2. 신뢰성 있는 데이터 전송 29
(가) Upstream 방식의 프로토콜 29
(나) Downstream 방식의 프로토콜 32
2.3. 혼잡제어 45
혼잡제어에 대한 논의 46
혼잡제어 프로토콜의 요구사항 47
혼잡제어 프로토콜 48
2.4. 무선 센서 네트워크 라우팅 프로토콜 50
2.5. 무선 센서 네트워크 MAC 프로토콜 52
IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜의 슈퍼 프레임 구조 52
CSMA-CA 메커니즘 53
B-MAC (berkeley-medium access control) 54
2.6. 데이터 전파 55
멀티 홉 데이터 전송 방식 55
억압(suppressed) 전파 59
블록 전송을 이용한 처리량의 최대화 60
2.7. 블록 단위 기반의 전송 61
SEDA 프로토콜과 메시지 61
SEDA 프로토콜과 메시지 63
2.8. 블록 전송 방식 비교 65
제3장 향상된 멀티 블록 FEC 전송 시스템 67
3.1. 블록 단위 기반의 전송 최적화 67
개선된 멀티 블록 전송을 위한 메시지 68
3.2. M-FEC와 MBOW 73
3.3. 브로드캐스트 스톰 문제 74
브로드캐스트 스톰 문제 해결 77
3.4. 멀티 블록 FEC의 전송 특성 79
오버헤드 감소 79
큐잉 지연 80
신뢰성 기반의 멀티 블록 전송 81
제안한 신뢰성 기반의 멀티 블록 전송 82
노드간 (홉의) 신뢰성 계산 84
제4장 성능 평가 86
4.1. 실험 환경 86
4.2. 실험 평가 90
오버헤드 (REFC vs. M-FEC) 90
총 프레임 전송 횟수 (REFC vs. M-FEC) 91
버퍼링 오버헤드 (REFC vs. M-FEC) 92
간섭 (Best-effort ARQ vs. M-FEC) 93
네트워크 트래픽 (ARQ vs. REFC vs. MBOW) 97
Throughput (ARQ vs. MBOW) 98
전송 지연 (ARQ vs. MBOW) 99
제5장 결론 및 향후 연구 101
참고문헌 103
[표 1] 무선 센서 네트워크의 요구사항과 주요 특징 13
[표 2] 멀티미디어 데이터 품질 보장 요구사항 21
[표 3] 무선 센서 네트워크의 전송 프로토콜 27
[표 4] ESRT 파라메타 30
[표 5] 신뢰성 보장 전송기법 분류 37
[표 6] 블록 크기의 최적화를 위한 시뮬레이션과 분석 비교 62
[표 7] 싱글 홉에서 블록 크기 별 채널 이용률 64
[표 8] overhead싱글 파라메타(이미지참조) 88
[표 9] overhead(Best-effort ARQ vs. MBOW) 파라메타(이미지참조) 88
[그림 1] IEEE 802.15.4 2.4㎓ ISM 대역 채널과 Wi-Fi 채널의 중첩 예 16
[그림 2] 무선 센서 네트워크의 단계별 구분(IDTechEx) 17
[그림 3] end users: most important WSN features ranked by satisfaction 18
[그림 4] Blind 플로딩 vs. optimal 플로딩 26
[그림 5] 무선 센서 네트워크 환경에서 upstream/downstream 멀티 홉 전송 27
[그림 6] ESRT에서 신뢰성에 따른 보고율의 변화 31
[그림 7] PSFQ 전송 방식 32
[그림 8] end-to-end vs. hop-by-hop 오류 복구 36
[그림 9] erasure 코드의 인코딩/디코딩 예 40
[그림 10] 슈퍼 프레임 구조 52
[그림 11] B-MAC의 데이터 전송을 위한 동기화 방법 54
[그림 12] SEDA 메시지 형태 61
[그림 13] 수신측과 송신측을 위한 SEDA 슈더-코드 63
[그림 14] REFC 통신 프로토콜 흐름도 63
[그림 15] REFC 메시지 형태 64
[그림 16] ARQ(상)와 REFC(하) 전송 방식 비교 66
[그림 17] 최적화된 멀티 블록 전송 방식 68
[그림 18] (a)프레임 포맷(상)과 (b)블록 포맷(하) 69
[그림 19] 개선된 멀티 블록 전송 프로토콜 흐름도 72
[그림 20] 데이터 중복 수신 문제 74
[그림 21] 플로딩 전송 방식에 의한 브로드캐스트 스톰 문제 76
[그림 22] 블록 전송 방식의 오버헤드 비교 79
[그림 23] 블록 전송 방식의 큐잉 지연과 전송 지연 80
[그림 24] 제안한 신뢰성 기반의 멀티 블록 전송 82
[그림 25] 노드간 전송 신뢰성 84
[그림 26] 휴인스의 TinyOS-2.x UBee430 모트 86
[그림 27] 실제 실외 실험상에서의 노드 배치의 예 87
[그림 28] 싱글 토폴로지 90
[그림 29] 싱글 토폴로지 구조에서 REFC와 M-FEC 방식의 overhead싱글 비교(이미지참조) 90
[그림 30] 전송 속도의 증가에 따른 REFC와 M-FEC의 프레임 전송 횟수 비교 91
[그림 31] 수신 데이터 크기에 따른 M-FEC와 REFC의 전송 시간 비교 92
[그림 32] WiFi 채널 사용자 현황(좌)과, M-FEC와 ARQ의 트래픽 부하 비교(우) 93
[그림 33] 총 프레임 전송 수 94
[그림 34] ARQ(best-effort)와 M-FEC의 오버헤드 및 평균 오버헤드(실내) 95
[그림 35] ARQ(best-effort)와 M-FEC의 오버헤드 및 평균 오버헤드(실외) 95
[그림 36] 그리드 배치 96
[그림 37] 그리드 배치에서 MBOW와 ARQ의 총 전송 횟수 비교 96
[그림 38] M-FEC와 ARQ의 오버헤드 비교 97
[그림 39] 총 프레임 전송 횟수 97
[그림 40] ARQ와 MBOW의 처리량(throughput) 비교 98
[그림 41] 데이터 크기 별 ARQ와 MBOW의 전송 완료 시간(completion time)비교 99