IoT 시스템의 모바일 센서 디바이스를 위한 에너지 효율적인 그룹 관리 MAC 기법
A Energy Efficient Group Management MAC Scheme for Mobile Sensor Devices in IoT Systems
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초록
모바일 센서 디바이스는 IoT 시스템의 핵심 구성 요소 중 하나이며, 사람이 접근할 수 없는 지역이나 위험한 지역에서도 데이터를 수집할 수 있다. 무선 센서 디바이스의 배터리 용량은 제한적이고, 배터리 교환이 어렵거나 불가능할 수 있기 때문에 에너지 소비량을 최소화해야 한다. 본 논문에서는 이동성을 가지는 센서 디바이스들로 구성된 IoT 시스템에서 에너지 효율적인 MAC 프로토콜을 제안한다. 제안하는 기법은 센서 디바이스들을 싱크 노드와의 거리를 기준으로 그룹화하고, 자신의 차상위 그룹으로만 데이터를 전송하도록 한다. 센서 디바이스가 이동하여 차상위 그룹에 데이터를 전송할 수 없게 되면, 새롭게 그룹을 할당 받고 새로운 경로를 이용하여 데이터를 전송한다. 또한 각 그룹별로 서로 다르게 사전에 설정된 버퍼 임계값을 기준으로 데이터를 전송하도록 함으로써 싱크 노드 근처에 있는 센서 디바이스들의 에너지 소비를 최소화한다. 본 논문에서는 제안한 MAC 프로토콜을 구현하고 성능 평가를 통해 제안하는 기법이 보다 에너지 효율적임을 증명한다. 제안하는 기법은 다양한 컴퓨팅 및 네트워크 환경의 모바일 센서 디바이스에 적합할 것이다.
Abstract
Mobile sensor devices are one of the key components of IoT systems and can collect data in inaccessible or hazardous areas. The battery capacity of mobile sensor devices is limited and battery replacement for mobile sensor devices may be difficult or impossible. Therefore, mobile sensor devices in IoT systems should minimize energy consumption. In this paper, we propose an energy efficient Group Management MAC scheme for mobile sensor devices in IoT systems. The proposed Group Management MAC scheme groups the sensor devices based on the hop (distance) from the sink node. The mobile sensor devices transmits collected data only to other mobile sensor devices of next higher group level. When any mobile sensor device moves and can’t transmit data to the next higher group level, the sensor device is assigned a new group ID and transmits data to the new route. In addition, the energy efficiency of the entire IoT system can be improved by transmitting data based on a pre-configured buffer threshold value that are set differently for each group. The proposed Group Management MAC scheme shows excellent behavior in the aspect of energy efficiency for the IoT system by simulation. Therefore, the proposed scheme might be adaptable for mobile sensor devices used in various kinds of computing and networking environments.
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