지그비 네트워크 성능 분석 = Performance analysis of ZigBee network

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 최근 무선 센서 네트워크의 대표적인 기술로 주목받고 있는 ZigBee 규격에서 홉 수의 증가에 따라 네트워크 성능에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 저가, 저전력 사용의 특징을 가진 IEEE 802.15.4 기반의 ZigBee 규격은 특히 mesh 형태의 네트워크 망이 지원되어 대규모의 네트워크로 확장이 가능한데, 여기서 네트워크 내의 라우터들 간에 중계를 통한 멀티홉 통신이 발생하게 된다. 그러나 이 홉 수의 증가에 따라 무선 네트워크 통신 에 어떤 영향을 미칠지는 예측할 수 없다.
통신 시스템에서의 가장 중요한 요구사항은 정보의 신뢰성과 신속성이다. 따라서 본 논문에서는 시스템의 신뢰성과 신속성을 판단하기 위해 ZigBee 네트워크에서 라우터 간의 홉 수가 PER(Packet Error Rate)과 전송 시간 지연에 어떤 영향을 미치는지 고찰한다. 그래서 멀티홉 실험을 통한 실험 결과와 ZigBee 규격의 데이터 전송 과정에 근거하여 예측된 계산 결과를 함께 비교/분석하여 PER과 전송 시간 지연에 미치는 영향에 대해 고찰한다. 이 과정에서 ZigBee 라우팅 알고리즘 소개와 함께 보다 신뢰성 있는 전송을 위해 사용하는 ZigBee의 전송 재시도와 ack 시스템에 대한 분석도 실시한다. 마지막으로는 그 결론에 근거하여 보다 안정적인 네트워크를 구성할 수 있는 조건을 제시한다.

목차 (Table of Contents)

• 그 림 목 차
• 표 목 차
• 국문 요지
• 제1장 서 론
• 제2장 IEEE 802.15.4 기반의 ZigBee 스택
• 2.1 IEEE 802.15.4 (LR-WPAN) 프로토콜
• 2.2 ZigBee 프로토콜
• 2.2.1 ZigBee 네트워크
• 2.2.2 ZigBee 디바이스
• 2.3 ZigBee 라우팅
• 2.3.1 계층적 라우팅 (Hierarchical Routing)
• 2.3.2 경로 탐색 (Route Discovery) 알고리즘
• 2.3.3 Many-to-One 라우팅 알고리즘
• 제3장 멀티홉 실험
• 3.1 실험 목적
• 3.2 실험 장치
• 3.3 실험 환경
• 3.4 실험 방법
• 3.5 실험 결과
• 제4장 시뮬레이션
• 4.1 MAC 계층의 전송 재시도와 acknowledgment 시스템
• 4.2 NWK 계층의 전송 재시도 시스템
• 4.3 APS 계층의 전송 재시도와 acknowledgement 시스템
• 4.4 전송 지연 시간 예측
• 4.4.1 전송 재시도가 발생하지 않은 경우
• 4.4.2 MAC 계층에서 재시도가 발생한 경우
• 4.4.3 APS 계층에서 재시도가 발생한 경우
• 4.4.4 전송 실패
• 4.5 시뮬레이션 결과 비교
• 4.6 결과 분석
• 제5장 결론
• 참 고 문 헌
• Abstract
• 감사의 글