가정 무선 네트워크 내 MCT 디바이스 간 성능 향상을 위한 Beacon frame 기반 노드 그룹화 알고리즘

Abstract

최근 M2M (Machine to Machine) 통신이 가능한 MTC (machine-type-communication) 기기들의 개발이 활발해지고 있다. MTC 기기들은 가전제품의 형태로 저전력, 저비용, 단거리 무선으로 가정용 무선 네트워크로 통신을 한다. 이를 위해 IEEE 802.15.4/zigbee 기반으로 MTC 기기들을 클러스터-트리 토폴로지 형태로 무선 홈 네트워크를 구성하고, 이 네트워크는 하나의 PAN (Personal Area Network) 코디네이터와 1개 이상의 라우터, 그리고 종단 노드들로 구성된다. 무선 홈 네트워크를 구성하는 MTC 기기들의 증가에 따라 기기들 간에 채널 할당을 위한 경쟁으로 발생하는 충돌에 의한 전송지연과 패킷 전송 실패, 데이터 손실이 일어난다. 그 결과로 네트워크 전체의 성능 저하 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 무선 홈 네트워크 상태를 고려한 채널을 할당받는 비콘 프레임 기반 그룹화 알고리즘을 제안한다. 해당 알고리즘은 무선 홈 네트워크 구성 시 IEEE 802.15.4/Zigbee에 정의되어 있는 데이터 전송 간 노드들의 필요한 점유 기간을 알려주는 beacon frame과 가전제품의 특성을 고려한 채널 할당 방법이다. 제안된 비콘 프레임 그룹화 알고리즘은 전송 지연과 패킷 손실을 감소시키고 처리량은 향상시킨다. 그러므로 IEEE 802.15.4/Zigbee 표준보다 제안된 알고리즘이 효율적이다. Recently, M2M (Machine to Machine) communication is possible the development of MTC (Machine Type Communication) devices becomes active. MCT devices in the form of home appliances have a low power consumption, low cost, short-range wireless communication in wireless home network. For purpose, MTC devices based on IEEE 802.15.4/Zigbee are composed in the form of cluster-tree topology, which consists of one PAN (Personal Area Network), one or other router and end of nodes. It happens that transmission delay, packet drop, and lacking data resulted from collision originated by a competition for allocating channels among MTC devices that greatly increased. At last performance of entire network can be degradated. This paper proposes that the beacon frame-based grouping algorithm using multiple channels in a MTC devices in the presence of wireless home network interference. The proposed algorithm decreases the transmission delay, dropped packet and throughput is more increase, so the proposal algorithm is more efficient than the IEEE 802.15.4/ Zigbee standard.