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센서 네트워크에서 고장 허용 시각 관리 기법
Fault Tolerant Clock Management Scheme in Sensor Networks

황소영   (한국전자통신연구원 텔레매틱스.USN연구단 USN시스템연구팀CC0186800  ); 백윤주   (부산대학교 컴퓨터공학과 임베디드시스템연구실UU0000613  );
  • 초록

    센서 네트워크에서 시각 동기 기술은 위치 추적, 암호화 기술에서의 타임 스탬프, 타 노드들로부터의 같은 이벤트 중복 감지 인식, 기록된 이벤트들의 발생 순서 구분 등 다양한 응용을 위해 필수적이다. 그리고 최근 센서 네트워크에서 신뢰성 및 고장 허용성에 대한 문제가 최근 연구의 주요한 영역으로 대두되고 있다. 본 논문에서는 네트워크 고장과 클럭 고장이라는 두가지 고장 모델을 가정하여 센서 네트워크에서 고장 허용 시각 관리 기법에 대해 제시한다. 제안한 기법은 노드 클럭의 불안정한 동요나 표류율에 심각한 변화가 발생하는 등의 고장이 발생했을 때 이러한 클럭 오류의 네트워크 전파를 제한하며 토폴로지 변화에 대응한다. 시뮬레이션 결과는 제안한 동기 기법이 기존의 TPSN과 비교하여 클럭 고장이 있을 때 동기화 비율이 $1.5{\sim}2.0$ 배 나은 성능을 보인다.


    Sensor network applications need synchronized time to the highest degree such as object tracking, consistent state updates, duplicate detection, and temporal order delivery. In addition, reliability issues and fault tolerance in sophisticated sensor networks have become a critical area of research today. In this paper, we proposed a fault tolerant clock management scheme in sensor networks considering two cases of fault model such as network faults and clock faults. The proposed scheme restricts the propagation of synchronization error when there are clock faults of nodes such as rapid fluctuation, severe changes in drift rate, and so on. In addition, it handles topology changes. Simulation results show that the proposed method has about $1.5{\sim}2.0$ times better performance than TPSN in the presence of faults.


  • 주제어

    Sensor networks .   Time synchronization .   Fault tolerance .   Network faults .   Clock faults.  

  • 참고문헌 (13)

    1. H. Karl, A. Willig, Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks, John Wiley & Sons, 2005 
    2. M. Mar6ti, B. Kusy, B. Simon, A. Ledeczi, 'The flooding time synchronization protocol,' Proceedings of the 2nd International Conference on Embedded Networked Sensor Systems, pp.39-49, 2004 
    3. S. Ganeriwal, V. Tsiatsis, C. Schurgers, M.B. Srivastava, 'NESLsim: A parsec based simulation platform for sensor networks,' NESL, 2002 
    4. S. Ganeriwal, R. Kumar, M. B. Srivastava, 'Timing-sync protocol for sensor networks,' ?Proceedings of the 1st international conference on Embedded networked sensor systems, pp.138-149, November 2003 
    5. 황소영, 정연수, 백윤주, '센서 네트워크에서 신뢰성 있는 시각 동기 프로토콜', 한국통신학회논문지, 31(3A):274-281, 2006     
    6. S. Ganeriwal, R. Kumar, S. Adlakha, M.B. Srivastava, 'Network-wide time synchronization in sensor networks,' NESL Technical Report, 2003 
    7. J. Elson, L. Girod, D. Estrin, 'Find-grained network time synchronization using reference broadcasts,' ACM Operating Systems Review, 36(SI):147-163, 2002 
    8. PARSEC User Manual, 1999 
    9. 황소영, 백윤주, '센서 네트워크 시각 동기 연구 사례 분석', ESLAB Technical Report, 31(3A):274-281, 2006 
    10. L. Lamport, M. Park, 'Synchronizing clocks in the presence of faults,' Journal of the ACM, 32(1):52-78, 1985 
    11. C. Jacob, R. J. Mathai, 'Fault tolerance in sensor networks: A survey of fault tolerant sensor network algorithms and techniques,' ECE753, Univ. of Wisconsin, Madison, 2004 
    12. F. Cristian, 'A probabilistic approach to distributed clock synchronization,' Proceedings of the IEEE International Conference on Distributed Computing Systems, pp.288-296, 1989 
    13. D. Mills, 'Network Time Protocol (Version 3) Specification, Implementation and Analysis,' RFC1305, 1992 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Kim, Hyoun-Soo ; Jeon, Joong-Nam 2009. "Time Synchronization Algorithm using the Clock Drift Rate and Reference Signals Between Two Sensor Nodes" 정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part C Part C, c16(1): 51~56     
    2. Kang, Min-Soo ; Ihm, Chunhwa ; Jung, Yong-Gyu ; Lee, Minho 2016. "Development of IoT-based real-time Toxic Chemical management System" The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, 16(5): 143~149     

 저자의 다른 논문

  • 백윤주 (15)

    1. 2005 "무선 센서 네트워크 상에서 효율적인 데이터 전송을 위한 제한된 다중경로 플러딩" 한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences 9 (3): 534~539    
    2. 2005 "E-seal 개발 관련 표준 및 기술 동향" 정보처리학회지 = Korea information processing society review 12 (5): 66~74    
    3. 2006 "능동형 RFID를 이용한 RTLS의 설계 및 구현" 한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신 31 (a12): 1238~1245    
    4. 2006 "센서 네트워크에서 신뢰성 있는 시각 동기 프로토콜" 한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신 31 (a3): 274~281    
    5. 2006 "무선 센서 네트워크 환경에서의 에너지 효율성을 고려한 태스크 스케줄링 기법" 한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신 31 (a9): 884~891    
    6. 2009 "IEEE 1588의 Zigbee 네트워크 확장을 위한 PTP 게이트웨이 설계 및 구현" 한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신 34 (a12): 971~981    
    7. 2010 "비컨 주기와 채널 탐색기간을 고려한 저전력 CSD의 설계 및 구현" 정보과학회논문지. Journal of KIISE. 컴퓨팅의 실제 및 레터 16 (1): 50~54    
    8. 2010 "건설 안전관리를 위한 실시간 위치추적(RTLS)기술 개발" 한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management 11 (2): 106~115    
    9. 2011 "컨테이너 항만 환경에서 이동형 리더와 동선 정보를 이용한 다단계 위치 인식 시스템" 한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신 36 (a12): 966~974    
    10. 2013 "NLOS 상태 추정을 이용한 위치 정보 신뢰성 기반의 정밀 위치 측정 시스템" 한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 통신이론 및 시스템 c38 (1): 97~108    

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