FPGA 기반 센서 노드와 NS3 연동을 통한다층 무선 센서 네트워크 모의 환경 설계 및 구현

Abstract

WSN(Wireless Sensor Network)을 구성하는 노드의 빠른 프로토타이핑을 위해서, 상용 MCU(Microcontroller) 기반의 센서 노드 보다는 하드웨어 재구성이 가능한 FPGA 기반의 구현이 적합하다. 본 논문은 FPGA 기반 센서 노드의 노드와네트워크 레벨의 다층 분석을 위한 시뮬레이션 환경을 제안하고자 한다. 제안 환경은 FPGA 기반 노드와 네트워크 시뮬레이터인 NS3가 IEEE 연동 표준인 HLA(High-level Architecture) 기반의 연동 미들웨어 RTI에 참여하여 방식을 따른다. 본환경은 기존의 FPGA 디자인 툴을 server-client 방식으로 설계한 어댑터, FPGA와 연결된 호스트 컴퓨터에서 회로에 신호입출력이 가능한 디지털 블록, 연동 스크립트를 이용하여 FPGA 에뮬레이션과 연동이 되도록 지원한다. 단독으로 동작하는NS3 또한 HLA 기반 연동을 위해 수정하였다. FPGA 제안 환경은 에뮬레이션과 이벤트 기반으로 동작하는 NS3 시뮬레이션 간 서로 다른 시간 진행 방식은 문제를 해결하기 위해 pre-simulation 기술을 적용하여 설계하였다. 제안하는 시뮬레이션환경을 IEEE 802.15.4 저속도 무선 네트워크 통신망 분석에 적용하였다.