The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

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A Design of TDMA/TDD MAC Protocol for Full-Duplex Multi-User Voice Communication Systems Based on Sensor Network

센서 네트워크 기반의 다수 사용자간 Full-Duplex 음성 통신 시스템을 위한 TDMA/TDD MAC 프로토콜 설계

  • 김지수 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과 임베디드무선통신연구실) ;
  • 이재형 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과 임베디드무선통신연구실) ;
  • 조성호 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과 임베디드무선통신연구실)
  • Received : 2012.09.15
  • Accepted : 2012.02.04
  • Published : 2013.03.29
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Abstract

The IEEE 802.15.4 offers standard about PHY and MAC layer and features low power, low bandwidth, and low speed data communication. Because of this reason, IEEE 802.15.4 is only within a limited range such as sensor detection and home network; nevertheless, the research about transmission multimedia data like voice packet through wireless sensor networks is conducted widely. In this paper, we proposed the group communication system based on the sensor network. TDMA/TDD MAC based on the IEEE 802.15.4 PHY for voice communication on the sensor network is designed by improvement existing peer-to-peer voice communication on the sensor network and hardware is implemented for group communication. To measure the quality of designed system, mean opinion score (MOS) is obtained from the experiment and verified by using sine wave method. As a result of an experiment, we expect that a many cases of application solution can be developed using presented system.

기존 IEEE 802.15.4는 PHY 계층과 MAC 계층에서의 표준을 제공하며 저전력, 저대역폭, 저속 데이터 통신을 특징으로 한다. 이러한 한계점으로 인하여 IEEE 802.15.4는 센서 검출, 홈 네트워크 등의 제한된 용도로만 쓰였으나 최근 음성과 같은 멀티미디어 데이터를 전송하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 기존 센서 네트워크 기반 Peer-to-Peer 음성 통신의 개선을 통해 다수 사용자간의 음성 통신을 지원하기 위하여 새로운 IEEE 802.15.4 PHY 기반 TDMA/TDD MAC을 설계하고 그룹 통신을 할 수 있는 하드웨어를 개발 하였다. 또한 설계된 시스템의 성능을 평가하기 위하여 실험을 통해 Mean Opinion Score (MOS)를 측정 하였으며 이는 사인파를 사용하는 방법을 이용하여 검증하였고 본 논문에서 제안하는 시스템이 실제 환경에서 다양한 응용 솔루션으로 개발 될 수 있음을 기대하였다.

Keywords

References

  1. IEEE, Part 15.4: "Wireless medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specification for low-rate wireless personal area networks (WPANS)," IEEE Standard 802.15.4a. 2007.
  2. R. Mangharam, A. Rowe, R. Rajkumar, and R. Suzuki, "Voice over sensor networks," IEEE RTSS, Dec. 2006.
  3. Zigbee Alliance Web Site, "ZigBee/IEEE 802.15.4 Summary," Retrived September 10, 2004. [Online] Available: http://www.zigbee.org.
  4. B. Latre, P. D. Mil, I. Moerman, B. Dhoedt, P. Demeester, and N. V. Dierdonck, "Throughput and delay analysis of unslotted IEEE 802.15.4," J. Networks, vol. 1, no. 1, pp. 20-28, May. 2006.
  5. R. L. Hu, J.R. Yin, X.J. Gu, X.P. Gu, L.Q. Chen, "The research and design on TDD voice WSN," Multimedia Technology (ICMT), 2010 International Conference, Ningbo, China, Oct. 2010.
  6. J.S. Woo, J.H. Lee, J.H. Yoo, and S.H. Cho, "A study on the MAC for voice communication based sensor network," 2011 KICS (Korea Information and Communications Society) Conference (Fall), SeoKang University, Seoul, Nov. 2011.
  7. OKI Semiconductor, "ML7204-001 datasheets," Retrived August 12 2004. [Online] Available: http://www.oki.com,