IEEE 802154ワイヤレスセンサーネットワークの追加キャリアセンシングに関する研究

IEEE 802.15.4に基づくワイヤレスセンサーネットワークは、低料金と短距離ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（WPAN）を装って低電力送信を実現できます。スロット付きキャリアには、衝突回避（CSMA/CA）を備えた複数アクセスが競合メカニズムに使用されます。センサーノードは、クリアチャネル評価（CCA）がビジーチャネルを検出するとすぐにバックオフプロセスを実行します。そうすることで、彼らは失敗したCCA検出の暗黙の情報を無視し、さらに冗長センシングを引き起こす可能性があります。スロット付きCSMA/CAのブラインドバックオフプロセスは、より低いチャネル利用を引き起こします。このペーパーでは、IEEE 802.15.4に基づいた追加のキャリアセンシング（ACS）アルゴリズムを提案して、元のスロット付きCSMA/CAのキャリアセンシングメカニズムを強化します。ACSアルゴリズムのパフォーマンスを評価するために、分析マルコフ連鎖モデルが開発されています。分析結果とシミュレーション結果の両方が、提案されたアルゴリズムがIEEE 802.15.4よりも優れたパフォーマンスを示しており、これにより、スループット、平均中程度アクセス制御（MAC）遅延、CCA検出の消費電力が大幅に向上します。

Wireless sensor networks based on the IEEE 802.15.4 standard are able to achieve low-power transmissions in the guise of low-rate and short-distance wireless personal area networks (WPANs). The slotted carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA) is used for contention mechanism. Sensor nodes perform a backoff process as soon as the clear channel assessment (CCA) detects a busy channel. In doing so they may neglect the implicit information of the failed CCA detection and further cause the redundant sensing. The blind backoff process in the slotted CSMA/CA will cause lower channel utilization. This paper proposes an additional carrier sensing (ACS) algorithm based on IEEE 802.15.4 to enhance the carrier sensing mechanism for the original slotted CSMA/CA. An analytical Markov chain model is developed to evaluate the performance of the ACS algorithm. Both analytical and simulation results show that the proposed algorithm performs better than IEEE 802.15.4, which in turn significantly improves throughput, average medium access control (MAC) delay and power consumption of CCA detection.