A Body Sensor Network (BSN) is a network of sensors that sense vital signs of a human body. The vital signs can be divided into two categories based on relevance with the life: critical and non-critical signs. The critical vital signs, or real-time messages (RTMs), should be transmitted within the deadlines, and they must not be collided. Also, the non-critical signs, or non-real-time messages (NRTMs), are required to be delivered with the best effort. In this paper, an on-demand MAC (OD-MAC) is proposed for BSN to provide real-time transmission,collision avoidance, and energy efficiency. The protocol is developed on IEEE 802.15.4 standard, and some specifications are modified to support those requirements. The OD-MAC changes the superframe structure dynamically to schedule RTMs and NRTMs. Those messages request bandwidth,and the network coordinator adaptively changes beacon interval and allocates slots to the messages. For evaluating the performance, duty cycle according to required utilization, delivery ratio, and energy efficiency are tested with simulations using NS2.
인체센서네트워크는 무선센서네트워크의 일종으로, 심전도, 근전도, 혈압 등의 생체신호를 측정하여 무선으로 전송하는 센서네트워크이다. 그리고 사용되는 센서는 체외 부착형과 체내 이식형으로 구분할 수 있으며, 이들 센서에서 측정된 정보는 생명과의 직결성에 따라 실시간 메시지와 비실시간 메시지로 나뉜다. 실시간 메시지는 생명과 직결되어 있으므로 정해진 시간 내에 전송되어야만 하고, 이들은 데이터의 신뢰성을 위해 충돌회피성을 보장받아야 한다. 또한, 이식형 혹은 내장형 센서는 수술의 위험성, 사용의 편의성을 위해 긴 수명을 제공해야 한다. 뿐만 아니라, 두 가지 종류의 메시지의 효율적 운용과 센서 노드의 개수에 따른 에너지 효율성을 위해 적응성을 필요로 한다. 본 논문에서는 수정된 IEEE 802.15.4 표준에 기반한 주문형 MAC 프로토콜의 개발을 통해 상기 네 가지 조건을 만족시키고자 한다. 주문형 MAC 프로토콜은 기존 표준과 달리 실시간 및 비실시간 메시지로부터 채널 할당 요구를 받아 가변적으로 수퍼프레임을 운용한다. 실시간 메시지로부터 받은 샘플링 주기와 데이터 길이를 바탕으로 비콘 주기와 할당될 GTS 슬롯의 개수를 결정하고, 비실시간 메시지로부터 퍼센트 단위의 채널이용 요청을 받아 CAP 슬롯의 개수를 결정한다. 제안된 프로토콜의 성능은 NS2를 이용한 시뮬레이션을 통해 기존 표준과 비교, 평가 되었다.
