• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.49-59
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• 2014

최근 무선 센서 네트워크(WSN)이 침입 탐지와 생태, 환경, 대기, 산업, 교통, 화재 감시 등에 다양하게 적용되어 사용되고 있다. 본 논문에서는 에너지 효율적인 클러스터링 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 수신전력을 바탕으로 하여 최적위치의 클러스터헤드를 선출하고 이를 통해 균일한 클러스터사이즈를 가지도록 한다. 또한 최대 깊이가 제한된 MST를 이용한 라우팅 트리를 구성하고 멀티 홉 전송을 통해 센서 노드의 위치에 관계없이 균일한 에너지 소모를 유도하도록 하였다. 이를 통해 제안 알고리즘은 기존의 LEACH나 HEED에 비해 노드의 에너지 소모를 감소시키고 균등한 에너지 소모를 유도하여 네트워크 수명을 증대시킬 수 있다. 시뮬레이션 결과 제안 알고리즘이 공평한 에너지 소모를 통해 네트워크 수명을 증대시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.48-62
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• 2006

최근 분산 컴퓨팅과 임베디드 시스템을 위한 응용 영역이 급성장하고 무선 통신 기술과 컴퓨터 하드웨어의 발전으로 매우 작은 크기의 센서 노드로 이루어진 센서 네트워크를 구성하는 것이 가능해졌다. 하지만 센서 네트워크의 특징 때문에 기존 라우팅 프로토콜을 적용하기 어렵다. 본 논문에서는 센서 네트워크의 특징을 고려하여 에너지 효율적으로 동작할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 먼저 센서 노드가 관찰한 데이터를 싱크로 전송할 때 센서 노드의 에너지의 상태를 고려한 라우팅 프로토콜을 제안한다. 둘째, 센서 노드의 상대 위치를 측정하여 인접 노드를 휴지 상태로 전환시켜 에너지 소모를 줄이는 기법을 제안한다. 센서 노드의 에너지 상태와 위치정보를 주기적으로 재설정하여 센서 네트워크의 서비스 시간을 향상시킨다. 제안하는 기법은 트리기반 라우팅 프로토콜에 비해 경로 유지 시간이 2배 이상 향상되고, 평균 에너지 소모율이 약 30% 줄어든다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제15권6호
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• pp.663-673
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• 2014

WBAN은 인체 내부 및 외부에 부착한 디바이스를 무선으로 연결하여 통신하는 근거리 무선통신 기술로 IEEE 802.15.6 TG BAN을 중심으로 물리, 데이터 링크, 네트워크, 응용계층에서 표준화가 진행되고 있다. WBAN 기술은 전력제한 및 생체특성을 반영하여 센서와 지그비 디바이스를 사용하여 에너지 효율적으로 구성한다. 무선 센서 네트워크는 다수의 센서노드와 센서노드가 전송하는 센싱 데이터를 수집하는 싱크노드로 구성된다. 센서노드는 넓은 지역에 정해진 형태없이 배치되어 프로토콜에 의해 자가구성 능력을 가진다. 본 논문에서는 WBAN 환경에서 적용되고 있는 ZigBee 무선 통신 환경의 주소 지정방식과 라우팅 알고리즘의 성능을 향상시키기 위한 새로운 좌표 값 알고리즘을 제안하였다. 기존 Cskip 알고리즘을 이용한 분산 주소 할당 기법의 낭비되는 주소공간의 문제를 해결하기 위해 (x,y,z) 3개의 좌표 축을 제안하여 16bit 주소공간을 분할하여 사용한다. 각 노드에서 라우팅 시 좌표 값을 이용하여 적은 비트별 연산이 수행되며 멀티 홉을 감소시킬 수 있다. 이에 대한 성능 분석으로 제안한 알고리즘은 수학적 분석 모델을 사용하였고 ZigBee 무선 통신 환경의 계층적 라우팅에서 사용하는 경로 벡터를 사용하여 센서 노드의 멀티 홉 카운트 결과를 도출하였다. 수학적 분석 결과 ZigBee 분산 주소 할당 기법과 기존 알고리즘에 비해 평균 멀티 홉의 수가 감소함으로써 에너지 효율이 향상됨을 입증하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2015년도 추계학술발표대회
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• pp.379-382
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• 2015

무선 센서 네트워크는 제한된 에너지 자원으로 동작하므로 에너지 소비를 최소화하여 통신하는 기법이 무선 센서 네트워크 설계에 있어 매우 중요한 요소이다. 센서 노드들의 에너지 효율을 개선하기 위한 다양한 방법 중 클러스터링 알고리즘에 기반 한 계층적 라우팅 방법이 무선 센서 네트워크의 성능과 수명을 증가시키기 위해 효과적인 기술임이 알려지면서 다양한 접근법이 제시되고 있다. 클러스터 기반 아키텍처에서 클러스터의 부하 균형을 위한 효율적인 군집 모델은 게이트웨이와 센서 노드의 수명을 증가시켜 전체 네트워크의 성능을 향상 시킨다. 본 논문에서는 네트워크의 수명과 에너지 효율성을 높이기 위해 새로운 부하 균형 군집 모델을 제시한다. 또한 최적해를 보장하는 분기 한정 알고리즘을 설계하고 이를 이용해 다양한 조건에서 기존에 제시된 부하 균형 군집 모델과 실험하고 성능을 비교한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.155-161
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• 2015

무선 센서 네트워크에서 효율적인 에너지 소비는 매우 중요한 이슈이다. 해당 이슈에 대해서 최근 연구들에서는 클러스터 기반 라우팅 프로토콜들을 해법으로 제시하고 있다. 이러한 프로토콜에서는 클러스터 헤드의 에너지 고갈을 방지하기 위해 재클러스터링이 필요한데, 재클러스터링 과정에서 발생하는 오버헤드도 적지 않다. 지나치게 빈번한 재클러스터링으로 인한 오버헤드를 줄이기 위해서 본 연구에서는 클러스터 헤드와 에너지 임계값의 비교를 통해 재클러스터링의 빈도를 조절하는 알고리즘을 제안하였다. 클러스터 헤드가 에너지 임계값보다 높은 에너지 수준을 가지고 있을 경우 클러스터를 유지하여 재클러스터링으로 인한 오버헤드를 줄였고, 낮을 경우 재클러스터링을 하여, 클러스터 헤드의 수명을 최대한 연장하였다. 제안한 알고리즘을 시뮬레이션을 통해 평가하여 기존 알고리즘 대비 우수한 에너지 효율을 가지는 것을 확인하였다.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국지능시스템학회 2007년도 추계학술대회 학술발표 논문집
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• pp.249-252
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• 2007

센서 네트워크에서의 에너지 효율적인 통신을 위한 infrastructure를 제공하고자 가상 백본(Virtu Backbone) 개념이 등장했다. 최근에는 트리 구조를 이용하여 가장 백본을 구성한 EVBT (Energy-aware Virtual Backbone Tree)가 제안되었다. 본 논문에서는 EVBT의 문제점을 개선한 m-EVBT(modified-EVBT) 생성 알고리즘에 대해 다룬다. EVBT와 달리 m-EVBT 생성 알고리즘은 백본 트리에 속하지 않은 센서 노드들의 업스트림 링크의 선정에 물리적 거리가 아닌 에너지 소모량 청보를 이용한다. 이 정보는 백본 트리를 만들 때 이용되는 ECR(EVBT Construction Request) 패킷에 포함되어 전송된다. 시뮬레이션을 통해 m-EVBT는 EVBT에 비해 데이터 전송시 에너지를 절약하고, 백본 트리 구축에 드는 추가적인 비용도 작다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.23-29
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• 2011

무선 센서 네트워크는 응용에 따라 실시간 전송, 전송 보장 등의 QoS 요구 사항들을 필요로 한다. 동시에 무선 센서 네트워크의 에너지 제약을 감안한 에너지 효율성도 만족 시켜줘야 한다. 본 논문에서는 이러한 요구 사항들을 만족 시켜줄 수 있는 무선 센서 네트워크를 위한 라우팅 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 주변 노드의 정보만을 바탕으로 싱크 노드까지의 에너지 비용, 지연 시간, 신뢰성을 추정한다. 이 추정을 기반으로 경로를 선택하는 확률을 계산한다. 노드에서 패킷을 전송할 때 계산된 확률에 의해 다음 노드를 선택한다. 선택 확률은 싱크까지의 경로에 소모되는 에너지 비용과 반비례하도록 계산되기 때문에 에너지 비용이 적은 경로일수록 더 자주 선택된다. 실시간 전송을 위해서 제안 알고리즘은 패킷이 제 시간에 싱크까지 갈 수 있는 경로들 중에 선택된다. 신뢰성 있는 전송을 위해서는 노드가 패킷의 소스일 경우 추가 패킷을 다른 경로로 보내도록 할 수 있다. 실험 결과를 통해 제안 알고리즘이 에너지 효율성을 고려하면서 실시간 전송 및 신뢰성 전송을 향상 시킬 수 있음을 알 수 있다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제13C권6호
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• pp.741-748
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• 2006

센서 기술의 발전으로 무선 센서 네트워크는 빠르게 발전하고 있으며, 다양한 분야의 적용이 예상되고 있다. 무선 센서 네트워크에서 가장 중요한 요소 중의 하나는 네트워크를 에너지 효율적으로 운용하는 것이다. 이러한 목적을 위해 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 LEACH-C에서 제안한 클러스터 헤드 선정 알고리즘에 노드들의 밀도를 같이 고려한 향상된 클러스터 헤드 선정 알고리즘을 제안하고 시뮬레이션 하였다. 제안된 알고리즘은 LEACH-C와 실행 속도는 거의 유사하면서 11% 이상의 성능 향상 결과를 제공하였다. 본 논문의 시뮬레이션 결과는 클러스터 헤드 선정 시에 헤드와 다른 노드들 간의 거리 뿐 아니라 밀도를 고려하는 것이 센서네트워크의 에너지 이용에 보다 효율적임을 보여주었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2008년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.35 No.1 (D)
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• pp.346-351
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• 2008

무선 센서 네트워크에서 가장 중요한 요소는 네트워크를 에너지 효율적으로 운용하는 것이다. 이러한 목적을 충족시키기 위해 여러 라우팅 알고리즘이 제시되었다. 그중 방향성 메시징 기법은 방향성 정보를 이용하여 영역별 탐색을 하고, 노드들로부터 ADV 메시지에 대한 정보를 받게 된다. 그러나 영역의 경계선상에 놓인 노드들은 ADV 메시지를 중복 송수신하여 다른 노드들에 비해 에너지 소비가 많다. 본 논문에서는 경계선 상에 놓인 노드들의 메시지 중복에 의한 에너지 소모를 줄이는 새로운 알고리즘을 제안하고 이 의 효율성음 실험을 통해 보인다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권2호
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• pp.373-377
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• 2022

무선 센서 네트워크는 다양한 분야에서 활용 되어지고 있다. 무선 센서 네트워크는 보안, 군사감지, 환경관리, 산업제어, 홈 자동화 등 많은 영역에 적용된다. 하지만 네트워크를 구성하는 노드의 제한된 에너지에 한계로 활용범위가 제한되는 문제점이 있다. 본 논문에서는 대표적 라우팅 프로토콜 중 LEACH-C를 기반으로 네트워크의 전송을 개선하여 에너지를 효율적으로 사용하는 LEACH-CCBD(Low Energy Adaptive Clustering hierarchy - Centrailized with Cluster and Basestation Distance) 알고리즘을 제안한다. LEACH-CCBD 알고리즘은 클러스터 구성시 멤버노드들의 클러스터 소속에 대하여 멤버 노드로부터 클러스터의 거리와 클러스터 노드로부터 기지국까지의 거리를 합산한 값을 비교하여 선정 우선순위를 두어 클러스터 헤드를 소속시키는 기법이다. 제안한 LEACH-CCBD는 Matlab 시뮬레이션을 이용하여 각 프로토콜에 대한 성능 결과를 확인하였다. 실험결과 에너지 효율성이 LEACH, LEACH-C 알고리즘보다 우수함을 보였다.