The explosive growth of embedded system in most electronic devices and the need of applications for connectivity of applications require the standardization. IEEE 802.15.4 standard defines PHY layer and MAC sub-layer to provide the embedded control and monitoring fields with the wireless connectivity. This considers WSN(wireless sensor network) as one of the main applications. An application monitoring the pressure of a tire may use this WSN. And WSN can be used in the application of a personal health care system. These kinds of applications require the timeliness as well as the proper functions IEEE 802.15.4 stipulates GTS(Guaranteed Time Slot) mechanism for exchanging time critical packets. But the standard is lacking in scheduling of time critical packets. Although the standard specifies several parameters which are related to guaranteed time service, it doesn't present the way how to configure them.
We propose a real-time message scheduling algorithm which is applied to schedule periodic real-time messages in IEEE 802.15.4 for LR-WPAN(Low Rate Wireless Personal Area Network). from the scheduling algorithm, we can get the standard specific parameters relevant to guaranteed time service. The LR-WPAN standard allows GTSs(Guaranteed Time Slots) in the optional use of a superframe structure in beaconenabled networks to be used to exchange real-time messages. To utilize these features of the standard efficiently, proper message scheduling algorithm is needed. The proposed message scheduling algorithm which is based on distance constrained scheduling generates the standard specific parameters for the superframe structure including BO, SO, and GTS information to schedule the given message set.
The guaranteed time service using the schedule generated by the scheduling algorithm is implemented on CC2420DB which is a prototyping platform including an IEEE 802.15.4 compliant transceiver of Chipcon AS. The implementation shows that the guaranteed time works well with the schedule.
모든 전자 장치에 임베디드 시스템이 사용되고 이러한 시스템을 연결하고자 하는 요구가 증가함에 따라 표준화가 필요하게 된다. IEEE 802.15.4 표준은 이러한 임베디드 제어 및 모니터링 분야에서 무선 접속환경을 제공하기 위해서 물리계층과 MAC 부계층을 정의한다 이 표준은 이 표준에서 고려하고 있는 주된 응용시스템 중 하나로 무선센서네트워크(WSN, Wireless Sensor Network)를 포함한다. 타이어의 압력을 모니터링하는 응용시스템은 이러한 무선센서네트워크를 사용한다. 이 무선센서네트워크는 개인 건강 점검 시스템과 같은 응용시스템에서도 사용될 수 있다. 이러한 종류의 응용시스템에서는 그 응용시스템의 기능뿐만 아니라 적시성(timeliness) 또한 전체 시스템 성능에 있어 매우 중요한 부분을 차지한다. IEEE 802.15.4 표준은 적시정을 필요로 하는 패킷들을 교환하기 위해 시간보장 슬롯(GTSs, Guaranteed Time Slots) 기법을 제공한다. 하지만 표준은 이러한 적시정을 필요로 하는 패킷들을 스케쥴링하는데 있어서는 미흡한 부분이 있다. 표준이 시간 보장 서비스와 관련된 여러가지 파라미터들을 정의하고 있지만, 어떠한 방법으로 이들 파라미터들에 설정할 값들을 결정할 수 있는지에 대해서는 제시하지 않는다.
우리는 저속개인무선네트워크(Low Rate Wireless Personal Area Network)을 위한 표준인 IEEE 802.15.4표준에서 주기적인 실시간 메시지들을 스케쥴하는데 적용될 수 있는 실시간 메시지 스케쥴링 알고리즘을 제안한다. 이 스케쥴링 알고리즘으로부터, 우리는 시간보장 서비스와 관련해서 표준이 정의하고 있는 파라미터들에 어떤 값을 설정해야 하는지 알 수 있다. 이 저속개인무선네트워크 표준은 시간 보장 슬롯이 실시간 메시지를 교환하는데 사용될 수 있도록 하는데, 이 시간 보장 슬롯은 비컨 방식의 네트워크에서 사용되는 수퍼프레임 구조의 비경쟁구간(CFP, Contention Free Period)에 할당된다. 표준의 이러한 특징을 효율적으로 활용하기 위해서, 적당한 스케쥴링 알고리즘이 필요하다. Distance constrained 스케쥴링 기법을 이용하는 제안된 메시지 스케쥴링 알고리즘은 주어진 메시지 세트를 스케쥴하기 하기 위해서 BO(Beacon Order) SO(Superframe Order), 그리고 GTS 정보등과 같이 수퍼프레임을 정의하기 위해서 필요한 표준의 파라미터 값들을 생성한다.
우리는 이 스케쥴링 알고리즘으로부터 구한 스케쥴을 사용하는 시간 보장 서비스를, 칩콘사의 IEEE 802.15.4 호환 송수신기(CC2420)를 내장하고 있는, 프로토타이핑 플랫폼인 CC2420DB 에서 구현한다. 우리가 구현한 시스템은 제안된 스케쥴링 알고리즘으로부터 생성된 스케쥴을 사용하는 시간 보장 서비스가 제대로 동작함을 보여준다.
