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IEEE 802.15.4 무선 스타 센서 네트워크에서 비콘 신호 주기에 따른 센서 노드 전력소모량 분석
Power Consumption Analysis of Sensor Node According to Beacon Signal Interval in IEEE 802.15.4 Wireless Star Sensor Network

유영대   (KTCC0187145  ); 최정훈   (충북대학교 정보통신공학과UU0001309  ); 김남   (충북대학교 정보통신공학과UU0001309  );
  • 초록

    본 논문에서는 IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜을 사용하는 스타 센서 네트워크에서 각각의 센서 노드에서 소모되는 전력을 분석 파라미터별로 연관성과 전력소모에 미치는 영향을 분석하였다. 성능분석을 위하여 데이터 전송과정에 소요되는 시간과 평균 송수신 전력랑으로 센서 노드 전력소모랑을 수식으로 전개하였으며, CSEM에서 제작한 WiseNET 시스템 측정값을 활용하였다. 모의실험결과 단일 센서 네트워크보다 10개의 센서 노드로 이루어진 센서 네트워크에서 전력소모가 평균 20% 증가 했으며, 비콘 신호 주기가 0.1초일 때 up-link가 down-link 보다 평균 2.5배 전력소모가 많았다. 비콘 신호 주기가 1초일 때 센서 노드 수가 100개로 증가하거나, 센싱 데이터가 100 byte로 증가하면 전력소모량이 약 2.3배 증가 하였으며, 868/915 MHz가 2.4 GHz보다 $6{\sim}12$ 배 전력소모량이 많았다.


    In this paper, The correlation of the power consumption of sensor node is analyzed according to the analyze parameter in IEEE 802.15.4 star sensor network. And It is studied the influence on analysis parameter. The power consumption of sensor network in transmission process and average transmission power consumption drives to numerical formula. And CSEM WiseNET system measurement value is used. As a simulation result, The power consumption of sensor node in star network consist of 10 sensor nodes is more than 20 % that in single network in average. When beacon signal interval is 0.1 second in all frequency bands, the power consumption of sensor node in up-link is more than 2.5 times that in down-link in average. When beacon signal interval is 1 second and the number of sensor nodes increases to 100 and sensing data increases to 100 byte, the power consumption of sensor node increases to 2.3 times. And The superior performance of 2.4 GHz frequency band has than 868/915 MHz frequency band up to $6{\sim}12$ times.


  • 주제어

    Power Consumption .   Sensor Network .   Zigbee .   IEEE 802.   15.   4.  

  • 참고문헌 (12)

    1. 전호인, 신용섭, '유비쿼터스 네트워킹 시대를 위한 차세대 네트워크 기반 기술 및 무선 홈 네트워킹 기술,' 한국통신학회지, 제20권, 제5호, pp. 156-173, 2003     
    2. T. Lin, W. J. Kaise, and G. J. Pottie, 'Integrated low-power communication system design for wireless sensor networks,' IEEE Communications Magazine, pp. 142-150, Dec. 2004 
    3. A. El-Hoiydi and J. -D. Decotignie, 'WiseMAC : An ultra low power MAC protocol for the downlink of infrastructure wireless sensor networks,' IEEE symposium on computers and communication ISCC'04, pp. 244-251, June 2004 
    4. W. Ye, J. Heeidemann, and D. Estrin, 'An energy-efficient MAC protocol for wireless sensor networks,' IEEE INFOCOM Conf. pp. 1567-1576, 2002 
    5. Ed. Callaway, Jose A. Gutierrez, Bob Heile, and Venkat Bahl, 'Home networking with IEEE 802.15.4: A developing standard for low-rate wireless personal area networks,' IEEE Communications Magazine, pp. 70-77, Aug. 2002 
    6. IEEE Std. 802.15.4, 2003 
    7. C. C. Enz, A. El-Hoiydi, J. -D Decotignie, and V. Peiris, 'WiseNET : An ultra low-power wireless sensor network solution,' IEEE Computer Society, pp. 62-70, Aug. 2004 
    8. A. El-Hoiydi, J.-D. Decotignie, and J. Heernandez, 'Low power MAC protocols for infrastructure wireless sensor networks,' In Proc. European Wireless(EW'04), pp. 563-569, Feb. 2004 
    9. A. El-Hoiydi, 'Spatial TDMA and CSMA with preamble sampling for low power ad hoc wireless sensor networks,' In Proc. IEEE Int. Conf. on Computers and Communications (ISCC), pp. 685-692, July 2002 
    10. S. Rhee, D. Seetharam, and S. Liu, 'Techniques for .rninimizing power consumption in low data-rate wireless sensor networks,' IEEE Communications Society WCNC 2004, pp. 1727-1731, 2004 
    11. ZigBee Alliance Web Site: www.zigbee.org 
    12. 장석철, 'ZigBee Application과 증기 시장전망,' 전자부품연구원 전자정보센터 www.eic.re.kr, 2004 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. Lee, Ga-Won ; Lee, Jun-Hyuk ; Huh, Eui-Nam 2010. "Reliable Data Transfer using Path-Reliability and Implicit ACK on Wireless Sensor Network" 인터넷정보학회논문지 = Journal of Korean Society for Internet Information, 11(2): 17~30     
    2. Lee, Chang-Moo ; Lee, Seung-Jae ; Choi, Deok-Jai 2012. "Communication Module Selection Algorithm for Energy Saving of Smartphone" 한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, 12(5): 22~31     
    3. Woo, Rinara ; Kim, Jungjoon ; Seo, Dae-Wha 2014. "Power Consumption Analysis and Minimization of Electronic Shelf Label System" 대한임베디드공학회논문지 = IEMEK Journal of embedded systems and applications, 9(2): 75~80     

 저자의 다른 논문

  • 최정훈 (10)

    1. 2004 "통합 캐시 및 개선된 적응형 세미소프트 핸드오프를 이용한 셀룰러 IP의 성능분석" 한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association 4 (4): 113~121    
    2. 2005 "주파수 다이버시티가 적용된 STBC-OFDM의 UWB 시스템 성능 분석" 韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science 16 (4): 351~358    
    3. 2006 "부분 전송 감소열에 의한 첨두대 평균 전력비 저감 기법" 韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science 17 (6): 562~573    
    4. 2006 "상향링크 Symbol의 Pilot 제어를 적용한 Wibro 시스템의 전력소비량 분석" 한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association 6 (8): 1~7    
    5. 2006 "도심지역 노인복지시설 실내 환경에 대한 RF 전자파 노출량의 정성.정량 평가에 관한 연구" 韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences 32 (4): 268~274    
    6. 2007 "An Orthogonal Phase-Superimposed Peak-to-Average Power Ratio Reduction Technique" Journal of the Korea Electromagnetic Engineering Society 7 (4): 169~174    
    7. 2009 "OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보정에 의한 CIR 성능 향상" 한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 통신이론 및 시스템 34 (c4): 446~452    
    8. 2009 "퍼지 추론법을 적용한 OFDM 시스템의 LS(Least Square) 채널추정 기법" 한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association 9 (5): 84~90    
    9. 2009 "유럽의 주파수 회수/재배치 정책 동향" 電磁波技術 : 韓國電磁波學會誌 = The Proceedings of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science 20 (4): 17~27    
    10. 2010 "Fuzzy 이론을 이용한 OFDM 시스템에서 PAPR 감소 기법" 韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science 21 (7): 715~725    
  • 김남 (195)

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