IEEE 802.15.4의 슈퍼프레임 알고리즘 개선과 보장된 시간영역의 할당 분석

Abstract

본 논문에서는 IEEE 802.15.4의 매체 접근 제어 프로토콜 상에서 슈퍼프레임 구조를 향상시키기 위한 알고리즘을 제안하며 제안된 알고리즘에 기초한 GTS 할당 성능을 분석한다. 제안된 알고리즘은 기존의 고정된 슈퍼프레임 파라메타를 디바이 스의 특성에 따라 변화시킴으로써 IEEE 802.15.4 표준의 데이터 처리율, GTS 이 용률, 데이터 전송 효율 등의 문제점을 개선한다. IEEE 802.15.4 표준 프로토콜은 주기적인 데이터를 발생시키는 센서네트워크 환 경에서 데이터의 실시간성을 보장시키기 위해 GTS 사용을 선택적으로 사용 가능하 도록 한다. 하지만 IEEE 802.15.4 표준은 응용에서의 유연성을 위해 매체 접근 제 어 프로토콜의 제한 범위를 너무 크게 했다는 단점이 있다. 특히, 표준상의 슈퍼프 레임 구조를 센서 네트워크에 적용 시에는 사용하지 않는 슈퍼프레임 파라메타의 범위가 크기 때문에 응용 프로그램의 설계에 많은 어려움이 따르게 된다. 제안된 알고리즘은 네트워크 계산 공식을 이용하여 IEEE 802.5.4 표준의 GTS 할 당의 지연 경계를 계산 및 비교하여 그 성능을 평가한다. 네트워크 계산법을 사용 하여 제안된 슈퍼프레임 구조가 수학적으로 향상된 구조임을 보임과 동시에 실제 환경에 적용한 실험을 통해서 결과를 재 입증한다. 제안된 슈퍼프레임 구조를 통해 서 실제 환경에 적용시 GTS 이용율에 있어서는 최대 65%의 성능 향상을 가져 왔 으며, 데이터 전송율이 10kbps 이하의 전 영역에서 50%이상의 서비스 질의 향상 을 가져 왔음을 입증하였다.