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기우 마
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1 논문 한국통신학회논문지 '08-04 Vol. 33 No. 4 무선센서네트워크에서에너지효율적인데이터전송을위한스케줄링 / MAC 통합프로토콜 정회원조재규 *, 권태경 *, 최양희 * A Joint Wakeup Scheduling and MAC Protocol for Energy Efficient Data Forwarding in Wireless Sensor Networks Jaekyu Cho*, Taekyoung Kwon*, Yanghee Choi* Regular Members 요 약 미래인터넷환경에서무선센서네트워크 (Wireless Sensor Networks) 는광범위한응용에적용될중요한기술이다. 그러나센서네트워크는기존의네트워크와는달리소형이고제한된배터리에너지로운용되어야하기때문에센서네트워크가설치된지역에서오랜시간동안많은정보를얻기위해서는에너지효율적인프로토콜개발이필수적이다. 또센서네트워크는무선멀티홉 (multi hop) 통신을통해정보가전달되기때문에전송지연이발생한다. 이런전송지연은센싱된정보가적시에전달되어적절한조치가이루어지는것을어렵게하기때문에센서네트워크의프로토콜을설계할때전송지연이발생하지않도록해야한다. 본논문은무선센서네트워크에서일정시간의전송지연을유지하면서각노드의에너지의소비를최소화하는데이터전달프로토콜을제안한다. 제안된프로토콜은 wakeup 스케줄링과 MAC 프로토콜을통합하여동작하며, 데이터를전달하는동안네트워크전체의에너지소모를균등하게해준다. 제안된프로토콜은모의실험을통해서기존의프로토콜과비교하여성능을검증하였다. Key Words : Wireless sensor network, Wakeup/sleep scheduling, Data forwarding protocol ABSTRACT Under future internet environment, wireless sensor networks will be used in a wide range of applications. A major problem for designing sensor protocol is developing the most energy efficient technique to monitor an area of interest for a long time since sensors have some constraints such as small and a limited energy level. In addition, data latency is often a critical issue since sensory data is transmitted via multi hop fashion and need to be delivered timely for taking an appropriate action. Our motivation for designing a data forwarding protocol is to minimize energy consumption while keeping data latency bound in wireless sensor networks. In this paper, we propose a data forwarding protocol that consists of wakeup scheduling and MAC protocols, the latter of which is designed to achieve load balancing. Simulation results show that the proposed framework provides more energy-efficient delivery than other protocol. Ⅰ. 서론 무선센서네트워크 (Wireless Sensor Networks) 는센싱 (sensing) 및통신능력을가진다수의센서노드를관심지역에배치하여그지역의주변환경이나발생한이벤트 (events) 등의정보를수집하여 본연구는지식경제부및정보통신연구진흥원의 IT 신성장동력핵심기술개발사업 [2007-F , 미래인터넷 ] 과 21 세기프론티어연구개발사업의일환으로추진되고있는지식경제부의유비쿼터스컴퓨팅및네트워크원천기반기술개발사업 [08B3-B3-10M] 의과제로지원되어수행되었습니다. * 서울대학교전기컴퓨터공학부멀티미디어 / 이동통신연구실 (jkcho@mmlab.snu.ac.kr, tkkwon@snu.ac.kr, yhchoi@snu.ac.kr) 논문번호 :KICS , 접수일자 :2007 년 12 월 13 일, 최종논문접수일자 : 2008 년 3 월 12 일 207

2 한국통신학회논문지 '08-04 Vol. 33 No. 4 사용자에게전달해주는네트워크이다. 무선센서네트워크는기존의애드혹 (ad hoc) 네트워크와달리센서노드는소형이고넓은지역에높은밀도로배치된다. 또배터리로작동되어서노드의수명이길지않고, 낮은주파수대역을사용하므로네트워크토폴로지의변화가자주발생하는특성을가지고있다. 그러나이러한특성에도불구하고무선센서네트워크는최근유비쿼터스 (ubiquitous) 컴퓨팅환경에서의중요한요소로연구가활발히진행되고있으며, 전쟁지역, 화재현장, 공장자동화, 자연환경감시등의다양한응용에적용되고있다. 이러한다양한응용에적용되기위해서는센서네트워크의프로토콜을설계할때에너지효율성, 데이터전송지연 (latency), 처리율 (throughput), 네트워크공정성 (fairness) 등의사항을중요하게고려하여야한다. 특히센서노드는배터리를교체하거나충전하는것이제한되는지역에배치되기때문에네트워크의전체수명을오랫동안유지하기위한에너지효율성과전장감시및화재감시등의응용에서처럼센싱된정보가사용자에게신속하게전달되어적절한행동을취할수있도록하는데이터지연은아주중요한고려사항이라할수있다. 그러나에너지효율성과전송지연사이에는서로상반되는측면 (tradeoff) 이존재한다. 센서네트워크프로토콜에서각노드의에너지소비를절약하기위해사용되는가장일반적인방법은노드가통신할때에는 wakeup 상태를유지하여데이터를전송하고, 통신하지않을때에는 sleep 상태를유지하는 wakeup/ sleep 스케줄링방법이있다. 그러나이런 wakeup/ sleep 스케줄링방법은데이터전송지연을증가시킨다. 왜냐하면, 데이터전송을해야하는송신노드는데이터를수신해야하는수신노드가깨어날때까지기다려야하기때문이다. 반대의경우, 전송지연을줄이기위해노드들이항상깨어있으면그동안의에너지사용량이많아져노드의수명을짧게한다. 본논문에서는이러한문제점을줄이기위해일정시간의전송지연을유지하면서에너지소모를최소화할수있도록 wakeup/sleep 스케줄링과 MAC 프로토콜을통합한데이터전송프로토콜을제안한다. 제안된프로토콜을다음몇가지의특징을가진다. 첫째, 미리정해진 wakeup/sleep 스케줄링에의해서데이터가소스 (source) 노드로부터싱크 (sink) 까지순차적으로전달되기때문에전송지연이감소된다. 이때송신노드와수신노드는언제깨어나 서통신을해야하는지에대한정보를스케줄링기법에의해알수있다. 둘째, 특정노드로트래픽 (traffic) 이집중되는것을방지하기위해서데이터를전달할때마다전달노드 (relaying node) 를교체한다. 이것은특정노드가많은데이터를전송함으로써다른노드에비해빨리에너지를소모하는것을방지하여네트워크전체의에너지소모를균등하게해준다. 마지막으로, 제안된프로토콜은센서노드의하드웨어적고장등으로인해데이터를전송받을다음홉 (hop) 의이웃노드가없을경우에도동적으로자신의 wakeup/sleep 스케줄을바꾼뒤에데이터를전달하기때문에네트워크토폴로지가자주변하는상황에서도적용할수있다. 본논문의구성은다음과같다. Ⅱ장에서는관련연구로기존에제시된 wakeup/sleep 스케줄링기법과 MAC 프로토콜에대해서설명하고 Ⅲ장에서는제안하는데이터전달프로토콜에대해서제안한다. Ⅳ장에서는모의실험을통한성능평가결과를보여주고 Ⅴ장에서는본논문의결론을맺는다. Ⅱ. 관련연구최근센서네트워크의에너지소비또는데이터전송지연을줄이기위해 wakeup/sleep 스케줄링또는 MAC 프로토콜을바탕으로하는많은연구들이진행되어왔다 [1-7]. 특히에너지소비를절약하기위해서가장일반적으로사용되는접근방법은센서노드의대기상태 (idle) 시간을줄이는것이었다 [8-11]. [8] 에서는 SMAC이라는센서 MAC 프로토콜이제안되었다. SMAC에서는모든노드가대기상태시간동안의에너지소비를줄이기위해주기적으로 wakeup/sleep 한다. 이웃노드와통신을하기위해서각노드는서로의스케줄을교환하여동기화한다. 그러나 SMAC에서는각홉마다데이터를전송하기위해서는수신노드가깨어날때까지기다려야하기때문에데이터전송지연이크게일어난다. 이런단점을보완하기위해이웃노드들의통신을 overhear 하고있다가자신이전송받을시간이되면깨어나는 adaptive listening 메커니즘을제안하였지만, 데이터전송지연을줄이는데는한계가있다. ASAP (Adaptive Sleeping and Awakening Protocol) [9] 에서는네트워크의동기화를위해이웃노드들의주소또는위치와같은식별자 (identifier) 정보를유지한다. 각노드는획득한식별자정보를해쉬 (hash) 함수를이용하여이웃노드들의 208

3 논문 / 무선센서네트워크에서에너지효율적인데이터전송을위한스케줄링 / MAC 통합프로토콜 wakeup/sleep 스케줄을계산한다. 이렇게계산된스케줄을이용하여이웃노드가깨어날때송신노드는데이터를전송한다. ASAP에서는주변의노드들이불필요한데이터전송을받지않기때문에이에따른에너지소모를줄일수도있고, 데이터전송을받을준비가되어있는가장적절한수신노드를선택할수있기때문에전송지연을최소화할수있는경로를선택할수있다. 하지만, 이웃노드들의정보를유지하기위해서는주기적으로정보를교환해야하기때문에통신오버헤드 (overhead) 가크고, 이웃노드가하드웨어적결함이나이동으로인해통신에참여할수없을경우는큰데이터전송지연이발생하는단점이있다. [10] 에서는각센서노드는싱크로부터의홉카운트를기준으로데이터경로를설정한다. 설정된경로에따라각노드의스케줄이정해지고, 데이터는순차적으로전달된다. 각노드는데이터를전송할때만전원을 on하고그외에는 off 하여에너지소비를줄인다. 그러나센서가하드웨어고장을일으키거나에너지를다소모하여데이터를전달할수없을경우에데이터경로설정및 wakeup/sleep 스케줄을다시설정해야하는단점이있다. 또데이터전달할때, 미리선정된노드에의해서만전달되기때문에에너지소비의불균형을초래하여전체적인네트워크의수명을단축한다. [11] 에서는데이터수집트리 (data gathering tree) 를이용하여높은에너지효율성과낮은전송지연을지원하는 DMAC이제안되었다. 네트워크셋업초기에경로설정을위해데이터수집트리를구성하고구성된트리에의해노드는자신의 activity 스케줄을결정한다. 스케줄의 active 슬롯 (slot) 은송신과수신으로나누어진다. 수신슬롯에서는자신의자식노드로부터데이터를전송받아서송신슬롯에부모노드로데이터를전송한다. DMAC에서는전송지연을줄이기위해 More-to-Send 라는메커니즘을제안하고있는데, 다른노드의전송에방해를하지않게하기위해서세번의타임슬롯후에다시 active 상태를유지하여자식노드로부터추가데이터를전송받는다. 하지만, DMAC에서는소스노드로부터싱크까지데이터를전송하는것만고려하고있고, 싱크에서소스노드로쿼리 (query) 를전송하는방법은고려하고있지않다. 또트리에의해데이터가전송되기때문에특정노드에게트래픽이집중될경우빠른에너지소모로인해트리가단절되는단점이있다. Ⅲ. 스케줄링 / MAC 통합데이터전송프로토콜본장에서는제안하는에너지효율적인데이터전송프로토콜을위한시스템모델을먼저설명하고, 프로토콜의기본적인동작방법에대해기술한다. 3.1 시스템모델무선센서네트워크는다수의센서노드와하나의싱크로구성되며, 다수의센서노드가수집된정보를멀티홉통신을통해싱크에게전달한다. 이때배치된다수의노드는싱크로부터의홉거리를기준으로클래스 (class) 라는집합에포함되며 class_id라는식별자를가지게된다. 그림 1은센서노드와클래스의관계를나타낸것이다. 제안된프로토콜의 wakeup/sleep 스케줄링을위해다수의타임슬롯 (timeslot) 으로구성된타임프레임 (timeframe) 을정의한다. 타임프레임은센서로부터싱크까지데이터가전달되는업스트림 (upstream) 타임프레임과싱크로부터센서까지쿼리가전달되는다운스트림 (downstream) 타임프레임으로구분된다. 업스트림타임프레임은 개의타임슬롯을가지고, 다운스트림타임프레임은 개의타임슬롯을가진다. 다수의업스트림타임프레임과한번의다운스트림타임프레임은일정한주기를가지고반복되는데이주기는응용의요구사항에따라달라질수있다. 노드는정해진타임슬롯에 wakeup하여데이터를송 / 수신하거나에너지를절약하기위해 sleep 한다. 타임슬롯의길이는하나의메시지를전송하고이에대한 ACK (Acknowledgement) 을받을수있는충분한시간으로정한다. 그림 2는센서노드의 class_id가 3이고 가 8일때업스트림타임프레임의구조를나타낸것이다. 네트워크내의시간동기화는이루어진것으로가정한다. 채널페이딩 (channel fading) 에의한에러그림 1. 센서노드의클래스설정그림 2. 업스트림타임프레임의구조 209

4 한국통신학회논문지 '08-04 Vol. 33 No. 4 는없다고가정하며, 단지충돌에의한전송에러만을고려한다. 모든무선링크는양방향으로통신이가능하며, 모든센서노드는동일한통신장비를소유하고있고, 동일한전송거리를가지는것으로가정한다. 3.2 프로토콜의동작본절에서는제안한데이터전송프로토콜의기본동작에대해서설명한다. 제안하는전송프로토콜은네트워크설정단계, 센서노드로부터싱크로데이터를전송하는업스트림전송단계, 싱크로부터센서노드로쿼리를전송하는다운스트림전송단계로구분된다. 네트워크설정후응용의요구사항에맞게여러번의업스트림전송단계를진행하고이후한번의다운스트림전송단계를진행한다. 추가적으로네트워크복구절차를설명한다 네트워크설정단계초기네트워크설정단계에서싱크는전체네트워크로셋업 (setup) 메시지를전송한다. 이셋업메시지에는싱크의 ID, 시퀀스 (sequence) 번호, 타임스케줄정보가들어있다. 시퀀스번호는싱크가새로운셋업메시지를전송할때마다증가하는값으로이전에보냈던셋업메시지와구분을할수있게해준다. 타임스케줄정보에는업스트림 / 다운스트림의타임프레임정보, 타임프레임별타임슬롯의개수 (, ), 업스트림단계에서다운스트림단계로전환시기등이포함되어있다. 그림 3은업스트림단계에서다운스트림단계로전환을보여준다. 그림 3. 업스트림 / 다운스트림전환 업스트림 / 다운스트림전송단계업스트림단계에서센서노드는싱크로부터의홉카운트를바탕으로자신의업스트림 class_id를다음과같이계산한다. (active) 타임슬롯을정한다. 액티브타임슬롯은데이터를송신하는 tx_slot과데이터를수신하는 rx_slot으로구분된다. class_id가 n 인센서노드의업스트림 tx_slot과 rx_slot은다음과같이계산한다. (2) 그림 2는 class_id가 3이고 가 8인센서노드의업스트림 tx_slot과 rx_slot을보여준다.,, 을계산한후, 센서노드는쿼 리에해당하는사건을감지하면자신의 tx_slot에데이터를전송한다. 전송할데이터가있는센서노드는자신의 tx_slot에서매체경쟁에승리한후다음클래스에속한노드들중릴레이 (relay) 노드를찾기위해요청 (request) 메시지를전송한다. 이때, 요청메시지에는노드 ID, 송신노드의 class_id, NAV(Network Allocation Vector) 등이포함되어있다. 자신의 rx_slot에있는다음클래스노드들은릴레이노드가되기위해서매체경쟁을한다. 매체경쟁에서승리한노드는릴레이노드가되어서응답 (response) 메시지를송신노드에게전달한다. 성공적으로요청, 응답메시지가교환되면, 송신노드는릴레이노드에게즉시데이터를전송하고 ACK 을받는다. 그림 4는업스트림단계에서데이터가전달되는과정을나타낸것이다. 그림에서보는바와같이 class_id=4인노드 i는 timeslot_id=2에서데이터를전송받아서 timeslot_id=3에서 class_id=3 인노드 j에게데이터를전송한다. 노드 j도같은방법으로노드 k에게데이터를전달하며, 마지막싱크까지순차적으로데이터가전달된다. 이런방법으로데이터가전달되면별도의전송지연이발생하지않고서도데이터가소스로부터싱크까지전달된다. 다운스트림단계에서는업스트림단계에서와비슷하게다운스트림 class_id, tx_slot, rx_slot을다음과같이계산한다. (1) 자신의 class_id를계산한후, 노드는업스트림타임프레임의타임슬롯중자신이깨어나야할액티브 그림 4. 데이터릴레이과정 210

5 논문 / 무선센서네트워크에서에너지효율적인데이터전송을위한스케줄링 / MAC 통합프로토콜 Ⅳ. 성능평가 본논문에서는모의실험을통하여제안된프로토콜의성능평가를수행하였으며, 기존의프로토콜인 DMAC의성능과상호비교분석하였다. 이를위해모의실험도구인 NS-2 [12] 를사용하였다. 그림 5. 센서노드의상태전이다이어그램 (3) 계산된,, 을통 해서업스트림과동일한방법으로싱크에서모든센서노드로쿼리를전달한다. 다운스트림단계에서는업스트림단계와달리쿼리를전송할때는플러딩 (flooding) 방법을사용하고, 쿼리 ID를통해서중복된쿼리를구분한다. 그림 5는업스트림 / 다운스트림타임프레임내에서센서노드의상태전이다이어그램을나타낸것이다. 센서는 sleep 상태에서자신의 rx_slot이되면깨어난다. 이때전송할데이터가없으면에너지소비를줄이기위해서다시 sleep 상태로돌아간다. 전송할데이터가있는센서노드는자신의 tx_slot 에데이터를전송한다. 만약데이터전송을위해매체경쟁에서승리하지못한경우에는즉시 sleep 상태로들어가고다음타임프레임에서데이터를전송한다 네트워크복구단계 무선센서네트워크에서는하드웨어고장또는에너지자원의부족등으로인해네트워크토폴로지의변화가자주발생한다. 제안하는데이터전송프로토콜에서도토폴로지의변화로인해데이터를전달할다음클래스의노드가없는경우가발생한다. 이런문제점을해결하기위해다음과같은네트워크복구절차를제안한다. 송신노드가자신의 tx_slot에서요청메시지를전송한후에응답메시지를받지못하면재전송제한횟수까지요청메시지를재전송한다. 만약재전송제한횟수까지요청메시지를전송한후응답메시지를받지못하면노드는다음클래스노드가없다고판단하고자신의 class_id를하나증가시킨다. 이후에는증가된 class_id의 wakeup 스케줄에따라자신의 rx_slot, tx_slot를재조정하고데이터를전송한다. 4.1 실험환경표 1은모의실험에사용된파라미터값을보여준다. 모의실험에서설정된센서지역의크기는 이며, 센서노드의수는 100개이다. 센서노드는지역내에랜덤하게배치되고이동성은없으며싱크는지역내중앙에배치되었다. 데이터를전송하는소스노드는싱크로부터 5홉떨어진 4개의노드를랜덤하게선택하였다. 각센서노드의통신거리는 이고물리계층의대역폭은 의표준을참조하여 이다. 송신, 수신및대기상태의평균사용전력은,, 이다. 하나의타임프레임은 8개의타임슬롯으로구성되어있으며, 제안된프로토콜의타임슬롯의크기는 이고, DMAC에서의슬롯크기는 이다. 왜냐하면 DMAC에서는제안된프로토콜과달리요청및응답메시지를사용하지않기때문이다. DMAC의라우팅프로토콜은 DMAC 논문에서사용한 simple tree 라우팅프로토콜을사용하였다. 데이터와컨트롤메시지의크기는각각, 이며데이터전송률은초당 0.5에서 1.1 로설정되었으며버퍼의크기는 5개의데이터메시 표 1. 모의실험에사용된파라미터 파라미터 값 센서지역의크기 노드의수 100 통신거리 물리계층대역폭 송신 / 수신 / 대기상태전력 / / 타임프레임의크기 8타임슬롯 ( 제안된프로토콜 ) 타임슬롯의크기 (DMAC) 데이터 / 컨트롤메시지크기 데이터전송률 버퍼크기 / 5 데이터메시지 211

6 한국통신학회논문지 '08-04 Vol. 33 No. 4 지를저장할수있다. 그래프에표시된실험데이터는 10회이상실시한후평균값이며, 이에대한표준편차를표시하였다. 4.2 성능결과본절에서는데이터전송률을변화시키면서기존의프로토콜과제안한프로토콜의성능을비교분석하였다. 그림 7은데이터전송률에따른데이터전송지연시간을나타낸것이다. 그림 7에서보는바와같이제안된프로토콜과 DMAC은데이터전송률이 0.5 ~ 1.1 까지는일정한시간으로데이터가전송되는것을보여준다. 이러한이유는제안된프로토콜과 DMAC 모두데이터전달시전송경로상에위치한노드들이순차적으로깨어나서데이터를전달하기때문이다. 그리고전송률 1.1 이하까지는설정된네트워크의용량을초과하지않은트래픽이므로큐잉에의한전송지연이발생하지않았다. 제안된프로토콜이 DMAC보다조금높은전송시간을보여주고있는데이는제안된프로토콜의타임프레임의크기가 DMAC보다더크기때문이다. 하지만전송지연시간의차이가거의나지않기때문에전송시간측면에서는동일한성능을보인다고할수있다. 그림 8은데이터전송률이변화함에따라전체네트워크의에너지소모량을나타낸다. 그림8 에서보는바와같이제안된프로토콜이 DMAC 보다 30~40% 정도의에너지소모량이적은것을알수있다. DMAC의경우는자식노드들중에서데이터전송을하지못한노드들을위해서매 4번의타임슬롯마다깨어나서수신모드에들어가기때문에더많은에너지를소모하기때문이다. 그러나제안된프로토콜은송신슬롯에서전송할데이터가없거나 그림 8. 에너지소모량수신슬롯에서요청메시지를받지못하면즉시 sleep 상태로들어가기때문에불필요한에너지소모를하지않는다. 그림 9는배치된노드중제일먼저자신의에너지를소모하여동작을멈춘시간을나타낸것이다. 그림 9에서보는바와같이데이터전송률이증가함에따라노드들은자신의에너지를빨리소모한다. 특히 DMAC의경우트리에의한라우팅으로인해각소스노드로부터싱크까지의데이터전송경로가고정되어있고, 중간노드의경우여러개의자식노드로부터많은데이터를전송받기때문에빠른에너지소모를보이고있다. 이러한경우, 중간노드는에너지가완전히소모되어데이터를전달할수없고네트워크의기능을중단시킨다. 그러나제안된프로토콜에서는데이터를전송할때데이터전달에참여하는중간노드들이고정되어있지않고데이터를전달할때마다중간노드가변하기때문에한노드가집중적으로에너지를소모하는경우가발생하지않는다. 또중간노드가에너지를완전히소모하더라도네트워크복구절차에의해 그림 7. 데이터전송지연시간 그림 9. 가장먼저에너지를소모한노드의동작시간 212

7 논문 / 무선센서네트워크에서에너지효율적인데이터전송을위한스케줄링 / MAC 통합프로토콜 기존프로토콜과비교를통해제안된기법이데이터전송지연, 에너지소모율, 부하의균등분배등에서더효율적인성능을보여주고있다. 본논문의연구는센서네트워크에서데이터전달프로토콜을설계하는데좋은지침이될것으로판단되며향후연구에는수학적분석을통하여제안된프로토콜의효용성을증명하고, 다양한통신능력을가진센서노드들에의해구성된센서네트워크에서데이터를전달하는프로토콜에대해서연구할것이다. 그림 10. 노드의잔여에너지표준편차같은클래스의다른노드로데이터가전달되어네트워크의수명을증가시킨다. 그림 10은실험이종료될때까지센서노드의남아있는에너지의표준편차를나타낸것이다. 그림 10에서보는바와같이 DMAC의경우에는남아있는에너지의편차가크게발생하여네트워크의효율성이떨어지는것을볼수있다. 이는아직동작할수있는센서노드가많음에도불구하고네트워크의기능이종료된것으로그림 9에서설명한바와같이네트워크의부하가분산되지못하고일부노드에게집중되기때문이다. 그러나제안된프로토콜은대부분의노드가데이터전달에참여하여네트워크의부하가특정노드에게집중되지않고여러노드에분산함으로써각노드의에너지소모를줄이고결과적으로네트워크의수명을증가시키는것을알수있다. Ⅴ. 결론본논문은작은전송지연을유지하면서에너지소모를최소화할수있는 wakeup/sleep 스케줄링과 MAC 프로토콜을통합한데이터전송프로토콜을제안하고있다. 제안된프로토콜은미리정해진 wakeup/sleep 스케줄링에의해서데이터가소스노드로부터싱크까지순차적으로전달되기때문에적은전송지연을유지한다. 또한특정노드로트래픽이집중되지않게하여다른노드에비해빨리에너지를소모하는것을방지하고네트워크전체의에너지소모를균등하게해주어네트워크의수명을연장하게해준다. 더불어네트워크복구기법을제안하여센서노드의하드웨어적고장등으로인해네트워크토폴로지가동적으로변하더라도데이터를전송하게해주는장점이있다. 모의실험을통하여 참고문헌 [1] M. Heissenbuttel, T. Braun, M, Walchli and T. Bernoulli, Optimized Stateless Broadcasting in Wireless Multi-hop Networks, In proc. Infocom 2006, Apr [2] S. Cui, R. Madan, A. Goldsmith and S. Lall, Cross-layer Energy Minimization in TDMA-based Sensor Networks, In proc. 42th-Allerton Conference on Communication, Control, and Computing, Sep [3] Y. Ghiassi-Farrokhfal, M. R. Pakravan, Cross-layer Flooding for Sensor Networks without Location Information, In proc. The 2nd IEEE International Conference on Mobile Ad-hoc and Sensor Systems, Nov [4] B. Tavli and W. Heinzelman, PN-TRACE: Plain Network Wide Broadcasting Through Time Reservation Using Adaptive Control For Energy Efficency, In proc. The IEEE Military Communications Conference, Oct [5] T.V. Dam and K. Langendoen, An Adaptive Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks, In proc. The First ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems (Sensys'03), Nov [6] Z. Chen and A. Khokhar, Self Organization and Energy Efficient TDMA MAC Protocol by Wake Up For Wireless Sensor Networks, In proc. IEEE SECON 2004, Oct [7] S. Kulkarni, A. Iyer and C. Rosenberg, An Address-light, Integrated MAC and Routing Protocol for Wireless Sensor Networks, In IEEE/ACM Transactions on Networking, Aug. 213

한국통신학회논문지 '08-04 Vol. 33 No. 4 2006. [8] W. Ye, J. Heidemann and D. Estrin, An Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks, In proc. INFOCOM 2002, New York, Jun. 2002. [9] K.

Infocom 2004, Mar. 2004. [11] G. Lu, B. Krishnamachari and C. Raghavendra, An Adaptive Energy-Efficient and Low- Latency MAC for Data Gathering in Wireless Sensor Networks, In proc.

edu/nsnam/ns/ 조재규 (Jaekyu Cho) 정회원 1994년 2월금오공과대학교기계공학과졸업 2004년 1월국방대학교전산정보학과졸업 2005년 3월 ~ 현재서울대학교전기컴퓨터공학부박사과정 < 관심분야 > 센서네트워크, 무선이동통신권태경 (Taekyoung Kwon) 정회원 1993년 2월서울대학교컴퓨터공학과졸업

8 한국통신학회논문지 '08-04 Vol. 33 No [8] W. Ye, J. Heidemann and D. Estrin, An Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks, In proc. INFOCOM 2002, New York, Jun [9] K. Balachandran, J. H. Kang and W. Lau, Adaptive Sleeping and Awakening Protocol (ASAP) for Energy Efficient Adhoc Sensor Networks, In proc. ICC 2005, May [10] M. L. Sichitiu, Cross-Layer Scheduling for Power Efficiency in Wireless Sensor Networks, In proc. Infocom 2004, Mar [11] G. Lu, B. Krishnamachari and C. Raghavendra, An Adaptive Energy-Efficient and Low- Latency MAC for Data Gathering in Wireless Sensor Networks, In proc. IPDPS 2004, Santa Fe, Apr [12] 조재규 (Jaekyu Cho) 정회원 1994년 2월금오공과대학교기계공학과졸업 2004년 1월국방대학교전산정보학과졸업 2005년 3월 ~ 현재서울대학교전기컴퓨터공학부박사과정 < 관심분야 > 센서네트워크, 무선이동통신권태경 (Taekyoung Kwon) 정회원 1993년 2월서울대학교컴퓨터공학과졸업 1995년 2월서울대학교컴퓨터공학과석사 2000년 2월서울대학교컴퓨터공학과박사 2002년 3월 ~ 현재서울대학교전기컴퓨터공학부교수 < 관심분야 > 센서네트워크, 유비쿼터스컴퓨팅 최양희 (Yanghee Choi) 정회원 1975년 2월서울대학교전자공학과졸업 1977년 2월한국과학기술원석사 1984년 2월프랑스 ENST 전산학박사 1991년 3월 ~ 현재서울대학교전기컴퓨터공학부교수 < 관심분야 > 미래인터넷, 멀티미디어통신 214

이도경, 최덕재 Dokyeong Lee, Deokjai Choi 1. 서론

이도경, 최덕재 Dokyeong Lee, Deokjai Choi 1. 서론 2. 관련연구 2.1 MQTT 프로토콜 Fig. 1. Topic-based Publish/Subscribe Communication Model. Table 1. Delivery and Guarantee by MQTT QoS Level 2.1 MQTT-SN 프로토콜 Fig. 2. MQTT-SN