서강대학교

초록/요약

본 논문에서는 사물인터넷 (IoT; Internet of Things) 환경에서 스펙트럼 센싱 기반의 에너지 효율적인 이벤트 전송 기법을 제안한다. 사물인터넷 단말은 주변 환경 또는 관찰하고자 하는 대상의 상태를 관찰하고 발생하는 이벤트를 기지국에 전송한다. 그러나 사물인터넷에서 사용되는 단말은 주로 배터리로 동작하므로 에너지 부족 문제를 겪을 수 있다. 또한 저전력으로 데이터를 송신하는 사물인터넷 단말은 기지국에 이벤트를 성공적으로 송신하기 어렵다는 문제가 있다. 최근 주위 환경에 존재하는 다양한 형태의 에너지를 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스팅 (Energy Harvesting) 기술이 각광 받고 있으나, 에너지 하베스팅을 이용하기 위해서는 별도의 설치 비용이 발생하므로 다수의 단말에 에너지 하베스팅 기술을 적용하기는 어렵다. 따라서 사물인터넷 환경에서 단말의 소모 전력을 줄이고 네트워크의 수명을 늘리기 위해 에너지를 효율적으로 이용하는 이벤트 전송 기법이 매우 중요하다. 제안하는 이벤트 전송 기법에서 각 단말은 이벤트를 전송하기 전에 스펙트럼 센싱을 통해 액세스 채널이 사용 중인지 판단하여 충돌 확률을 줄인다. 또한 본 논문에서는 기지국이 수신하는 액세스 신호의 신호 세기를 높이기 위해 도움 신호를 고려하였다. 단말은 스펙트럼 센싱을 수행하여 제 3의 단말이 액세스 신호를 전송하고 있다고 판단하더라도, 제 3의 단말이 기지국에 성공적으로 이벤트를 전송할 수 있도록 제 3의 단말이 전송하는 신호와 동일한 액세스 신호를 전송할 수 있다. 이때 기지국은 단말로부터 수신한 액세스 신호 들을 합산하여 수신 신호 세기를 높일 수 있으며, 만약 기지국이 수신 신호 세기의 변화를 관찰하여 도움 신호를 전송한 단말이 있다고 판단되면 해당 도움 신호를 전송한 단말에게 액세스 응답 신호를 전송함으로써 충돌 확률을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 제안하는 이벤트 전송 기법의 성능을 평가하기 위해 액세스 실패 확률 및 에너지 효율성의 성능 지표를 정의하였으며, 모의 실험을 통해 제안하는 이벤트 전송 기법이 액세스 실패 확률을 줄이면서도 전체 단말의 에너지 효율성을 높이는 것을 확인하였다.