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The sensor network is a key component of the ubiquitous computing system which is expected to be widely utilized in logistics control, environment/disaster control, medical /health-care services, digital home and other applications. Nodes in the sensor network are small-sized and exposed to adverse environments. They are demanded to perform their missions with very limited power supply only. Also the sensor network is composed of much more nodes than the wireless ad hoc networks are. In case that some nodes consume up their power capacity, the network topology should change, and rerouting/ retransmission is necessitated. Communication protocols studied for conventional wireless networks or ad hoc networks are not suited for the sensor network resultantly. Schemes should be devised to control the efficient usage of node power in the sensor network. This paper proposes a medium access protocol to enhance the efficiency of energy consumption in the sensor network node. Its performance is analyzed by simulation.

무선인체영역네트워크(WBAN)는 다수의 생체 센서로부터 발생되는 상관 트래픽 전송 특성을 지닐 수 있다. 상관 트래픽은 WBAN에서 발생하는 하나의 이벤트에 대하여 연관된 다수의 센서들의 측정 정보를 동시에 관찰자에게 전송해야 하는 트래픽을 의미하며, 이로 인해 짧은 시간 동안 네트워크 혼잡이 증가하는 현상이 발생할 수 있다. 상관 트래픽 처리를 위해 경쟁 기반의 채널 접속 기법을 사용한다면 채널 센싱과 충돌 해소 처리를 위한 상당한 오버헤드가 발생할 수 있다. 상관 트래픽 처리에서는 다수의 센서들이 상관 트래픽을 동시에 전송하기 때문에 개별적 충돌 해소 처리 대신 지능적으로 각 센서노드에 자원을 할당할 수 있는 MAC 프로토콜을 디자인한다면 상대적으로 높은 성능을 획득할 수 있다. 본 논문에서는 최근에 표준화된 IEEE802.15.6 WBAN의 임의 채널 접속 매커니즘을 기반으로 WBAN에서 상관 트래픽을 효과적으로 처리할 수 있는 새로운 MAC 프로토콜을 제안하였다. 제안된 프로토콜에 대해 획득 가능 성능을 수리적으로 유도하고 이로부터 처리률과 지연 성능을 비교, 평가하였다.

Wireless Body Area Network (WBAN) may often feature the correlated traffic issued by several bio sensors. Correlated traffic implies that an emergency reporting event in WBAN requires all related information from various sensors to be delivered to the coordinator simultaneously, which is resulting in increase the network congestion level in a short time duration. If a contention based channel access scheme is applied, a significant amount of overhead incurs during channel sensing and contention resolution processes. A new Medium Access Control (MAC) protocol that can allow accesses to the channel from the correlated nodes without any individual contention resolution process could achieve higher performance. In this paper, by simply upgrading random channel access mechanism specified in the recently proposed IEEE 802.15.6 WBAN standard, we present a new channel access scheme that is capable of handling correlated traffic in WBAN. We derive expressions for achievable performance analysis and thereby present performance evaluation in terms of throughput and delay.

Wireless Body Area Network (WBAN)을 위한 핵심과제 중 하나는 에너지 제약적 센서노드에 에너지 효율적이고 유연한 작업주기 기술을 적용하여 네트워크 수명을 극대화하는 것이다. 본 논문에서는 WBAN에 적합한 일반용, 응급용, 그리고 주문형(on-demand) 방식의 트래픽을 신뢰 있게 전달하는 방법의 효율적인 MAC 프로토콜을 제안한다. 본 프로토콜은 두 가지 방식의 웨이크 업(Wakeup) 메커니즘을 지원하며 첫 번째는 트래픽 기반의 웨이크 업 메커니즘으로 이는 노드의 트래픽 패턴을 이용하여 일반 트래픽을 수용한다. 또한, 두 번째 방식은 레디오 웨이크 업 통신 메커니즘이며 이는 웨이크 업 전송을 이용하여 응급 및 온 주문형 트래픽을 수용한다. 본 논문에서는 제안한 프로토콜이 WBAN 시스템의 수명기간을 향상 할 뿐만 아니라 불규칙적으로 발생하는 사건들을 처리 할 수 있는 신뢰적인 방법을 제공함을 알 수 있다. 시뮬레이션 통하여 제안된 프로토콜의 성능이 WiseMac을 전력 소모 및 지연 측면에서 우수한 성능향상을 보여준다.

A key challenge for Wireless Body Area Network (WBAN) is to maximize the network lifetime with power-efficient and flexible duty cycling techniques on energy-constraint sensor nodes. In this paper, we propose a novel power-efficient MAC protocol for WBAN that accommodates normal, emergency, and on-demand traffic in a reliable manner. This protocol supports two wakeup mechanisms, a traffic-based wakeup mechanism, which accommodates normal traffic by exploiting the node’s traffic patterns, and a wakeup radio mechanism, which accommodates emergency and on-demand traffic by using a wakeup radio. It can be seen that the proposed protocol not only improves the lifetime of WBAN but also provides a reliable method to handle sporadic events. Simulation results show that the proposed protocol outperforms WiseMAC in terms of low-power consumption and delay.

USB has arguably become the most successful PC peripheral interconnect ever defined. As appearing UWB, wireless USB (WUSB) emerges very popular technology. However, the distributed Medium Access Control (MAC) does not harmonize with the topology of WUSB. In this paper, we address a novel MAC protocol for conformity with WUSB. The protocol is to handle negotiation on Distributed Reservation Protocol (DRP) including the channel time slot of WUSB.

B-MAC 프로토콜은 WSN을 위해 설계된 적용적인 프리엠블 샘플링 기법을 사용하는 잘 알려진 MAC 프로 토콜이다. 이 논문에서 우리는 B-MAC 보안 취약성에 관해 살펴보았으며, 슬립 거부 공격의 취약성과 재연공격 문제 에 따른 B-MAC 프로토콜의 각 단계에 소비되는 전력을 분석하였다. 연구결과로부터 일반적인 B-MAC 통신을 위한 신뢰성, 효율성, 보안을 제공하는 전력에 효율적인 인증 기법의 필요성에 대해 고찰하였다. 이 연구는 B-MAC에서 전력소비와 가능한 서비스 거부 공격 취약점에 대한 사례연구이다.

Berkley Media Access Control (B-MAC) protocol is one of the well-known MAC protocols, which uses adaptive preamble sampling scheme and is designed for wireless sensor networks (WSN). In this paper, we are reviewed about security vulnerability in B-MAC, and analyzed the power which is consumed at each stage of B-MAC protocol according to vulnerability of denial of sleep(DoS) and replay problem. From our analytical results, it can be considered the need of power efficient authentication scheme which provides the reliability, efficiency, and security for a general B-MAC communication. This is the case study of possible DoS vulnerability and its power consumption in B-MAC

실내 측위의 중요성이 대두되며 다중 디바이스를 활용하는 다양한 측위 어플리케이션이 등장하였다. 하지만 기존 IEEE 802.15.4에 제시된 MAC 프로토콜인 ALOHA나 CSMA-CA는 1대1 통신을 진행하므로 디바이스의 수가 많아질 경우 측위의 주기가 길어져 이동하는 물체를 측위 할 때 오차가 증가한다. 본 논문은 이를 해결하기 위해 TWR 기반의 멀티 레인징 기법을 제안한다. 본 기법을 통해 다중 디바이스 사이에서 IEEE 802.15.4에 소개된 TWR에 비해 적은 통신 수로 빠른 측위가 가능하다. 특히 앵커의 수가 많은 시나리오에서 효과적일 것으로 예상된다.

본 논문에서는 비인프라 기반의 무선 네트워크에서 동일 서비스 클래스 간의 공정성을 향상시킬 수 있는 새로운 MAC (Medium Access Control) 프로토콜인 IFMA (Intra-class Fair Medium Access) 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 IEEE 802.11e 표준에서 MAC 계층의 경쟁 파라미터 중 하나인 임의 프레임 간격 번호 (AIFSN)를, 각각의 사용자에 대해 쉽게 계산될 수 있는 패킷 손실률을 기반으로 제어하는 방식이다. NS-2를 이용한 모의실험을 통하여, 제안 기법이 동일한 QoS 클래스에 속해 있는 다수의 단말들이 채널 접속에 대해 공정한 기회를 제공받을 수 있음을 확인하였다.

In this paper, we propose a new Medium Access Control (MAC) protocol, Intra-class Fair Medium Access (IFMA) which offers intra-class fairness enhancement in infrastructure-less wireless networks. Our approach is based on adjusting one of the contention parameters in the Medium Access Control (MAC) layer, known as Arbitrary Inter Frame Space Number (AIFSN) in IEEE 802.11e standard, with respect to an easily obtainable measure related to packet loss statistics of individual users. Through rigorous simulations in ns-2, we show that our approach allows individual users in each QoS class to share the channel in a fair manner.

고속도로의 교통사고는 차량의 빠른 속도로 연쇄 추돌 사고를 발생시킨다. 이를 예방하기 위해 사고 차량은 주변 차량에게 안전 메시지를 브로드캐스트 해야 한다. 여기서 이웃 노드의 개수가 많으면, 프레임 충돌 확률이 높아진다. 이를 해결하기 위해, 선행 연구로 채널을 분리하여 충돌 없이 안전 메시지를 전달하는 시스템이 제안되었다. 하지만, 여러 채널의 분리는 하드웨어의 개발 비용의 증가로 실현가능성이 낮아진다. 그래서 본 논문에서는 하나의 채널로 통신할 수 있는 수퍼프레임을 적용한 TDMA 기반 MAC 프로토콜을 제안한다. 결과적으로, 제안된 프로토콜이 기존 프로토콜과 거의 같은 프레임 수신율을 보여주었다.

A car accident on a highway occurs a chain-reaction collision because of a vehicle’s fast velocity. In order to prevent it, the accident vehicle should broadcast a safe message to its neighbors. If there are many neighbor nodes, a frame collision probability is high. To solve this, it was proposed for a system as a previous study to send a safe message without frame-collision using separating channels. However, the separation of multiple channels make feasibility low because of increasing hardware’s development cost and complexity. In this paper, we proposes a TDMA-based MAC protocol using a single channel. As a result, we show the frame reception success rate of our protocol was almost the same as the previous protocol.

현재 무선 환경통신에서 점차 고갈되어가는 주파수를 효율적으로 사용하기 위해서 새로운 접근 방법이 개발되었다. Cognitive Radio는 디바이스가 동작하는 환경의 정보에 근거하여 자신의 송수신 방법을 바꿀 수 있는 장비를 말한다. 현재 무선 모바일 디바이스를 대상으로 하는 무선통신표준들은 절전모드에 대해서 다루고 있으며, 대부분 전력절감을 위하여 데이터 송신과 수신에 대한 전원을 차단하는 방법을 이용한다. 하지만 Cognitive Radio 환경에서는 모든 디바이스들이 채널을 검색하기 위해서 Quiet Period를 두고 있으며, 기존의 에너지 절감 방법으로는 Cognitive Radio 환경에 응용하기에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 Cognitive Radio 환경에서 무선 모바일 디바이스를 위한 에너지 효율적인 MAC 프로토콜을 제안하고, 시뮬레이션을 통하여 일반적으로 사용되는 에너지관리 방법과 제안한 방법을 비교하여 성능이 향상되었음을 확인한다.

In mobile wireless communications, there is a new approach that uses the lacking spectrum efficiently. A cognitive radio is a device that can changes its transmitter parameters based on interaction with the environment in which it operates. At present, the wireless communication standard for wireless device contains power-saving modes or energy efficient mechanisms which cuts off the power of transmitter and receiver for power-saving. However, in cognitive radio environment, every device has the Quiet Period for searching channel and existing energy-saving method is not appropriate to be adjust to cognitive radio environment. In this paper, we propose an energy-efficient MAC protocol of mobile device in cognitive radio environment and prove the improvement of proposed method.

HFC-CATV 망에서는 양방향 멀티미디어 서비스 제공을 위한 MAC 프로토콜이 요구되어진다. 따라서 본 논문에서는 트래픽 QoS를 만족시키는 트래픽 우선순위에 따라 경쟁슬롯을 동적으로 할당하는 동적 우선순위 할당(DPA:Dynamic Priority Assignment) MAC 프로토콜을 제안한다. 성능해석을 통해 시뮬레이션과 분석 결과를 비교함으로써 제안된 프로토콜의 신뢰성을 입증하고자 한다.

This paper proposes DPA(Dynamic Priority Assignment) MAC protocol to improve the traffic QoS on the HFC-CATV(Hybrid Fiber Coax CAble TeleVision) network. In results, DPA MAC protocol is the best performance compare with to IEEE 802.14a MAC in mean request delay, mean access delay. Also, the paper prove a reliability of proposed protocol through comparison between performance analysis and simulation result of DAP MAC protocol.

In order to improve the WSN, a novel WSN protocol based on the event-driven named PB-TDMA is proposed. One of the problems in the WSN protocol is that each node’s probability of data delivery is usually diverse at different time and environment. This paper puts forward a method to resolve such a problem. It makes two nodes with different probability share a time slot which could use to compress the frame length and enhance the utilization ratio of channel. In addition, through running statistics on the probability of each node’s data sending, it proposes a new allocation method of time slot to avoid data collision. On the basis of the above strategy, we can constantly update the delivery rate to achieve the goal of adaptive. Simulation results show that PB-TDMA protocol performs better for wireless sensor network with high-density deployment and moderate load.

In WBAN environment, it is important to achieve energy efficiency of nodes implanting into human body. At the same time, a master also plays an important role in collecting data from nodes and controlling the nodes. By maintaining a master properly, any kinds of situation can be handled. Therefore, low power MAC protocol between a master and a node is highly required appropriately. A MAC protocol proposed in this paper aims to satisfy with these requirements and improve energy consumption rate that tends to grow high as the number of nodes increases. For the efficient and objective evaluation of the proposed MAC protocol, IEEE 802.15.6 MAC is used to compare with it and we show that the advantage of the proposed MAC meet our expectation.

This paper proposes a MAC protocol called the Latency MAC (LMAC) protocol for wireless sensor networks. The proposed LMAC protocol aims at minimizing the power consumption caused by the idle listening problem through enlarging the data collection time. This study examines the latency constraint in wireless sensor networks and studies the tradeoff between extra latency and energy-efficiency. In the process of trading latency for energy-efficiency, there are many restrictions. Thus, this study analyzed these limitations and then tries to achieve the best tradeoff between latency and energy-efficiency according to these limitations. By increasing the arrival prediction accuracy of data packets, the simulation results show that the LMAC protocol indeed help the sensor nodes to consume less energy, especially for the wireless sensor networks with loose latency constraints or light traffic load.

In this study, we introduce a new media access control (MAC) protocol that adaptively changes time division multiple access (TDMA) frame size and slot duration in order to upgrade performance of underwater sensor networks. Throughput of underwater sensor networks is very low compared to a radio frequency (RF) network; the reason is a very long propagation delay and a very low bit rate. To solve these problems, we modified the TDMA protocol and introduce a new TDMA MAC protocol (aTDMA). Basically, the TDMA MAC protocol provides a time slot to each node, and the node transmits data in the allocated time slot so transmission does not collide with another node’s transmission. But if a node has no data, it wastes its slot. For the propagation delay in underwater acoustic sensor networks, the length of each slot is very long, so the waste of a slot can cause a serious reduction in performance. The proposed protocol, aTDMA, can remove the wasting of slot times and can change slot duration according to the distance between nodes. Through experiments, aTDMA shows better performance than the conventional TDMA MAC protocol.