Abstract

Sensor network, that is an infrastructure of ubiquitous computing, consists of a number of sensor nodes of which hardware is very small. The network topology and routing scheme of the network should be determined according to its purpose, and its hardware and software may have to be changed as needed from time to time. Thus, the sensor network simulator being capable of verifying its behavior and estimating performance is required for better design. Sensor network simulators currently existing have been developed for specific hardwares or operating systems, so that they can only be used for such systems and do not provide any means to estimate the amount of power consumption and program execution time which are major issues for system design. In this study, we develop the sensor network simulator that can be used to design and verify various sensor networks without regarding to types of applications or operating systems, and also has the capability of predicting the amount of power consumption and program execution time. For this purpose, the simulator is developed by using machine instruction-level discrete-event simulation scheme. As a result, the simulator can be used to analyze program execution timings and related system behaviors in the actual sensor nodes in detail. Instruction traces used as workload for simulations are executable images produced by the cross-compiler for ATmega128L microcontroller.

유비쿼터스 컴퓨팅의 인프라가 되는 센서 네트워크는 매우 작은 하드웨어로 이루어지는 많은 수의 센서 노드들로 구성된다. 이 네트워크의 토폴로지와 라우팅 방식은 그 목적에 따라 결정되어야 하며, 하드웨어 및 소프트웨어도 필요한 경우에는 변경되어야 한다. 따라서 그러한 네트워크를 최적으로 설계하기 위해서는 시스템 동작을 확인하고 성능을 예측할 수 있는 센서 네트워크 시뮬레이터가 필요하다. 현존하는 몇몇 센서 네트워크 시뮬레이터들은 특정 하드웨어나 운영체제에 맞추어 개발되었기 때문에, 그러한 특정 시스템들을 위해서만 사용될 수 있다. 그리고 시스템 설계 상의 주요 이슈가 되는 전력 소모량 및 프로그램 실행 시간을 추정하기 위한 어떤 수단도 지원하지 못하고 있다. 이 연구에서는 응용이나 운영체제의 종류에 상관없이 다양한 센서 네트워크들의 설계 및 검증에 사용될 수 있는 시뮬레이터를 개발하였다. 이를 위하여, 시뮬레이터는 기계어-레벨 이산-사건 시뮬레이션 방식을 사용하였다. 따라서 이 시뮬레이터는 프로그램 실행 타이밍 뿐 아니라 실제 센서 노드 내부의 동작들도 세부적으로 분석하는 데도 사용될 수 있다. 이 연구에서 시뮬레이션의 작업부하인 명령어 트레이스로는 ATmega128L 마이크로컨트롤러용 크로스컴파일러에 의해 생성된 실행 이미지를 사용하였다.

Keywords

• sensor network simulator;
• ubiquitous computing;
• power consumption;
• execution time

• 센서 네트워크;
• 시뮬레이터;
• 유비쿼터스 컴퓨팅;
• 전력소모량;
• 실행 시간;