Reducing the energy consumption by wireless communication devices is perhaps the most important issue in the widely-deployed and exponentially-growing IEEE 802.11 Wireless LANs. In the IEEE 802.11 power saving mode specified for DCF, time is divided into so-called Beacon Intervals. At the start of each Beacon Interval, each node in the power saving mode periodically wakes up for a duration called the ATIM Window. The nodes are required to be synchronized to ensure that all nodes wake up at the same time. During the ATIM window, the nodes exchange control packets to determine whether they need to stay awake for the rest of the Beacon Interval. In this thesis, we describe a series of experiments which obtained detailed measurements of the energy consumption of IEEE 802.11 wireless network interface operating in an ad-hoc networking environment. Energy Consumption Model of IEEE 802.11 wireless network interface operating in ad-hoc networking environment is designed based on experiments. Furthermore, we propose more energy efficient IEEE 802.11 PSM mechanism in standby state and Synchronized Hello message in AODV routing protocol.
무선랜 카드가 주로 사용되는 노트북과 PDA가 배터리 파워에 의해 동작함에 따라 무선랜 카드의 에너지 소모량을 줄이는 것이 중요한 이슈가 되고 있다. 더하여, Ad-hoc network은 언제 어디서든 장소에 구애 받지 않고 네트워크가 형성 될수 있기 때문에 Ad-hoc network에서의 무선랜 카드의 에너지 소모량을 줄이는 것이 더 중요하게 된다.
본 논문은 크게 세부분으로 나뉜다. 첫째로, PSM 모드로 동작하는 무선랜 카드를 장착한 노드가 Ad-hoc network에 속해 있을 때의 무선랜 카드 소모량을 측정하고 측정한 데이터 값을 바탕으로 무선랜 카드의 에너지 소비 모델을 정의하였다.
둘째로, 무선랜 카드 PSM 모드는 무선랜 카드를 장착한 노트북이나 PDA가 무선 데이터를 보내지 않을 경우에 무선랜 카드를 Sleep Mode 상태로 조정하여 에너지 소비량을 줄이는 것이다. 하지만, 기존의 무선랜 카드의 동작은 보내거나 다른 노드들로 부터 받을 데이터가 없더라도 Beacon을 브로드캐스트로 전송 하였다면 현 Beacon Interval 동안 Awake Mode를 유지하여 쓸모없는 에너지 소모를 낳는 단점을 갖는다. 이 단점을 보완한 알고리즘을 제안하고 앞에서 정의된 에너지 소비 모델을 이용해 기존의 무선랜 동작과 제안된 알고리즘의 동작을 에너지 소비면에서 비교 하였다.
마지막으로, 무선랜 카드가 PSM 모드로 동작할때 Ad-hoc network에 널리 사용될 것으로 기대되는 AODV라우팅 프로토콜과의 상호 작용을 에너지 소비 효율면에서 알아 보았다. AODV 라우팅 프로토콜은 노드들간의 링크 유지를 확인하기 위하여 Hello Message를 주기적으로 1홉내에 있는 노드들에게 브로드캐스트 한다. 다른 노드에게 데이터를 보내거나 다른 노드로부터 데이터를 받을 필요가 없는 노드도 Hello Message를 받기 위해 하나의 Beacon Interval 동안 Awake Mode를 유지하여 에너지를 소모하게 된다. 1홉내에 있는 이웃 노드들의 수가 늘어남에 따라 보내거나 받을 데이터가 없음에도 Hello Message를 보내거나 받기 위해 Awake Mode를 유지해야 하는 Beacon Interval의 확률이 커지게 된다. 이 Hello Message에 의한 에너지 낭비를 줄이기 위한 알고리즘을 제안하였다. 또한, 에너지 소비 모델을 이용하여 기존의 AODV 프로토콜과 제안된 프로토콜을 에너지 소비면에서 비교 하였다.