[Quorum] Quorum MAC::구현 1-2

맹주현 (Juhyun Maeng)

무선 센서 네트워크에서 노드의 저 전력을 구현하는 것은 매우 중요합니다. 그래서 Quorum으로 MAC 프로토콜의 저 전력을 구현한 논문을 분석하면서 노드의 저 전력을 구현할 방안을 찾고자 합니다.

이번 게시글은 Quorum을 사용하는 노드로 구성된 네트워크를 표현한 글로써, 구현 과정에 관한 내용을 다룹니다.

구현 환경 구축에 필요한 S/W로는 MATLAB이 있다.

• MATLAB: R2019a

구축한 PC 환경은 다음과 같다.

• OS: Windows 10 64bit

구현

각 Sensor Node의 자원을 최적화하기 위한 프로토콜 설계에 앞서 Quorum을 사용하는 노드로 구성된 메시 네트워크를 표현한다.

토폴로지 예시

아래 그림처럼 구성된 네트워크를 매트랩으로 모사한다. 이 그림(QTSAC: An Energy-Efficient MAC Protocol for Delay Minimization in Wireless Sensor Networks)은 Sensor Node에서 Sink Node로 데이터가 전송되는 과정을 설명하기 위하여 작성된 그림이다. 각 노드의 역할은 다음과 같다.

네트워크 구성 예시

• Sink Node: 데이터 수집
• Sensor Node(O3): 데이터 생성 및 전송
• Relay Node(O1, O2, S1, S2): 데이터 전달
• O1, O2, O3: Sink Node로부터 홀 수 홉 영역
• S1, S2: Sink Node로부터 짝 수 홉 영역
• r: 각 노드의 전송 범위

매트랩(S/W)으로 Sensor Node부터 Sink Node까지의 전송 경로를 표현하기 위하여 다음과 같은 함수 등을 활용하였다.

• delsq: 이산 라플라시안(Discrete Laplacian) 생성
• numgrid: 특정 영역 내에 있는 점에 번호 생성
• graph: 무방향 간선이 있는 그래프 생성
• highlight: 플로팅된 그래프에서 노드와 간선의 강조 표시
• plot: 그래프 노드와 간선 플로팅 출력

구현 결과

아래 그림처럼 Sensor Node부터 Sink Node까지의 데이터 전송 경로를 나타내었다.

매트랩으로 구현한 네트워크 구성 예시

• 네트워크 토폴로지 종류: Mesh
• 노드 구성: Sensor(1), Sink(1) Relay(14)
• 노드 별 역할: Sensor Node(데이터 생성 및 전송), Sink Node(데이터 수집), Relay Node(데이터 전달)
• 홉 수: 각 노드의 홉 수는 Sink Node로부터 +1
• 각 노드 사이의 거리(1): 전송 범위(범위 내 노드 중 Relay 노드 선택 가능)
• 표시: 녹색 원(전송/수집 노드 및 선택된 Relay 노드), 노드 홉 수, 노드 번호

Edit by

맹주현
한양대학교 컴퓨터·소프트웨어학과 박사과정
maengjuhyun@gmail.com
관심 분야 : Blockchain, Network

참고 문헌

• MathWorks
• QTSAC: An Energy-Efficient MAC Protocol for Delay Minimization in Wireless Sensor Networks, 2018

그림 출처

• QTSAC: An Energy-Efficient MAC Protocol for Delay Minimization in Wireless Sensor Networks, 2018
• https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC_%ED%86%A0%ED%8F%B4%EB%A1%9C%EC%A7%80