IEEE 802.15.4 센서 네트워크에서 다중 음성전송을 위한 효율적인 MAC 프로토콜 설계

Abstract

IEEE 802.15.4 LR-WPAN의 PHY/MAC을 기반으로 하는 지그비 네트워크는 센싱 데이터 및 제어 데이터와 같은 저용량 데이터를 전송하기 위한 목적으로 설계 되었다. 그러나 근래에 들어 지그비 네트워크를 통해 음성 데이터와 같은 대용량 데이터의 전송이 요구되고 있다. 음성 통신은 이미 구축된 3G 또는 4G 네트워크를 통해 제공될 수도 있으나, 무선 개인 영역 네트워크 (Wireless Personal Area Network: WPAN)의 활용이 증가하면서 컨퍼런스 회의장에서의 번역 시스템과 같은 음성 데이터의 전송이 요구되고 있다. 그러나 실시간 데이터 전송, 64Kbps 대역폭을 필요로 하는 음성 통화 같은 경우 기존의 센서 데이터 전송에 적합하게 설계된 IEEE 802.15.4 MAC을 사용하게 될 때 음성 데이터 전송이 효율적으로 이루어질 수 없는 문제점이 있다. 본 논문에서는 무선 개인 영역 네트워크에서 음성 데이터를 실시간으로 송수신할 수 있도록 먼저 IEEE 802.15.4 MAC을 표준 범위 내에서 재설계하였다. 두 번째로 한 채널에서 다중 음성 통화를 위해 채널 대역폭 사용률을 증가시키는 방법을 제안하였다. 마지막으로 VoSN (Voice over Sensor Network)을 구현하기 위한 다중 홉 장거리 음성 전송 방법을 제안하였다. 실내, 실외 환경에서 다양한 실험으로 음성전송의 패킷 손실률 (Packet loss rate), 단말 간 지연 (End-to-End delay), 지터 (Jitter)등을 측정 및 계산하였다. 또한, Packet Sniffer를 사용하여 무선 채널을 모니터링 함으로써 음성 패킷의 손실 (Packet loss) 원인을 밝혀냈다.