• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.996-1004
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• 2013

본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 센서 노드들 간의 에너지 소비 불균형을 개선하여 무선 센서 네트워크의 전체적인 수명을 연장할 수 있는 클러스터링 기법들을 제안한다. 무선 센서 네트워크의 생성 단계에서 무선 센서 네트워크의 에너지 소모를 줄이기 위해서 센서 노드들의 밀도에 따라 클러스터 헤더를 선출하여 클러스터를 형성한다. 그 이후 센서 네트워크가 활성화되는 동안 센서 노드들 간의 에너지 불균형을 개선하기 위하여 에너지 소모량을 추정한 후 릴레이 기반으로 다음 라운드의 클러스터 헤더를 선출한다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.166-171
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• 2023

효율적인 에너지 관리는 제한된 자원을 가지는 센서 네트워크에서 매우 중요한 요소이며, 클러스터 기법은 그러한 관점에서 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 클러스터 헤더의 에너지 사용이 집중되는 문제가 발생할 수 있으며, 클러스터 헤더가 전 영역에 골고루 분포되지 않고 특정 영역에 집중되는 경우, 클러스터 멤버의 전송 거리가 크거나 매우 불균등한 상태가 될 수 있다. 전송거리는 에너지 소모의 문제와 직결될 수 있다. 특정 노드의 에너지가 빨리 고갈되는 것은 센서 네트워크 생존 기간을 줄이고, 전체 센서 네트워크의 효율이 저하되므로 센서 노드들의 균등한 에너지 소모는 매우 중요한 연구과제이다. 본 연구에서는 센서 클러스터 기법에서 클러스터 헤더와 센서 노드가 에너지를 균등하게 사용하기 위한 요소들을 분석하고, 클러스터 헤더가 센서 네트워크 전역에 골고루 분포하는 균등분포 클러스터링을 제안한다. 제안하는 클러스터 기법은 멀티홉 라우팅을 사용하여 원거리 전송으로 인한 센서 노드의 에너지 소모를 줄인다. 기존 연구에서 멀티홉 클러스터 기법은 클러스터 구성과 라우팅 경로 설정의 2단계 과정을 통해서 멀티홉 클러스터 경로를 설정하는 반면, 제안하는 방식은 클러스터 헤더를 선출하는 과정에서 클러스터 라우팅 경로를 설정하여 제어 메시지 과정을 최소화한다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제14C권7호
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• pp.589-596
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• 2007

플러딩 방식은 중복 패킷 전송 과 패킷 충돌 같은 근본적인 문제점을 가지고 있으면서도 무선 애드 혹 네트워크에서 임의의 싱크 노드에 대한 경로를 찾기 위해 자주 사용된다. 플러딩 방식이 가지고 있는 이러한 문제점을 개선하기 위한 방법들 중의 하나로 클러스터 플러딩 기법이 제안되어 사용되고 있다. 본 논문에서는 임의의 노드로부터 통신범위 안에 있는 노드들의 수인 노드들의 밀집도 이용하여 헤더를 선출하는 밀도기반 클러스터 플러딩 기법을 제안한다. 네트워크에서 발생하는 중복 패킷전송 및 패킷충돌과 같은 추가비용을 감소하는 방법은 플러딩을 하지 않는 비 플러딩(non-flooding) 노드를 가능한 한 많이 만드는 것이고, 이를 위해서는 가능한 많은 노드들을 멤버로 가지고 있는 클러스터 헤더를 선출하는 것이다. 제안한 방식은 신뢰할 수 있는 네트워크를 유지하고, 네트워크 트래픽의 효율성을 증가시킬 것이다. 본 논문에서는 NS2를 이용한 시뮬레이션을 통하여 기존의 클러스터 방식에 비해 밀도 기반 클러스터가 비 플러딩 노드의 수를 증가시켜 네트워크의 성능저하 없이 네트워크 트래픽의 효율성이 향상되는 것을 확인한다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권12호
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• pp.1224-1228
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• 2010

기존 무선 센서 네트워크에서의 클러스터 기반 라우팅 기법은 첫째, 임의의 헤더 선출로 인하여, 일부 클러스터에 노드가 편중되는 문제점이 발생한다. 둘째, 실제 환경에서의 통신 범위를 고려하지 않기 때문에, 라우팅 경로의 신뢰도가 저하된다. 마지막으로, 헤더 선정을 위해 모든 센서 노드 정보를 전송하기 때문에, 데이터 전송 오버헤드가 증가한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 메시지 수신 성공률을 이용한 클러스터 기반 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안하는 기법용 첫째, 노드 편중도를 해결하기 위하여 노드의 밀집도 및 연결성을 이용하여 클러스터 헤더를 선정하고, 분할 및 병합을 수행한다. 둘째, 라우팅 경로의 신뢰도 향상을 위하여, 실제 환경에 적용 가능한 메시지 수신 성공률을 기반으로 데이터 전송 경로를 설정한다. 마지막으로 데이터 전송 오버헤드의 감소를 위하여, 모든 센서 노드는 자신의 이웃 노드 정보만을 이용하여 헤더 선정 및 클러스터 구성 작업을 수행한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.99-106
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• 2017

WSN환경에서는 센서노드들은 수집한 데이터를 클러스터헤더노드로 전송하고 클러스터 헤더는 전달받은 데이터를 취압하여 기지국으로 전송하게 된다. 이 과정에서 센서노드가 클러스터헤더로 선출되어 많은 에너지를 소비하게 되는 문제를 고려하지 않을 수 없다. 따라서 이미 배포된 센서필드를 기준으로 에너지 효율적인 클러스터링 알고리즘을 적용함으로 전체 네트워크의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 센서 필드의 환경을 이용한 클러스터 알고리즘을 자동 선별하는 기법을 제안하였다. 실험 결과 제안알고리즘을 이용해 실험한 결과 FDN은 약 3배 연장함을 실험을 통해 증명하였다. 또한 네트워크 에너지는 기존 방식보다 최대 30% 연장하여 센서네트워크의 신뢰성을 향상시켰다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 춘계학술발표논문집 1부
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• pp.45-48
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• 2010

에너지 효율성이 중요한 무선 센서 네트워크에서 클러스터링 기술은 클러스터 헤드 노드가 클러스터 멤버 노드의 데이터를 병합하여 싱크노드로 전송함으로써 센서노드들과 싱크노드 사이의 통신 횟수를 줄여 에너지 효율을 얻는다. 이와 관련된 연구로 LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy) 프로토콜은 센서 네트워크의 데이터 처리 및 전송 부하를 센서 노드 전체에 분산 시켜 무선 센서 네트워크의 수명을 연장 하였다. 본 논문에서는 분산형 클러스터링 라우팅 기법 중 가장 대표적인 LEACH의 클러스터 헤드 결정 방법에 대한 고찰과 이를 토대로 새로운 확률적 클러스터 헤드 결정 방법의 도출을 이루어 내고자 한다.

• 센서학회지
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• 제19권5호
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• pp.369-374
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• 2010

It is important to efficiently elect the cluster header in Hierarchical Sensor Network, because it largely affects on the lifetime of the network. Therefore, recent research is focused on the lifetime extension of the whole network for efficient cluster header election. In this paper, we propose the new Cluster Header Election Scheme in which the cluster is divided into Group considering Distance from Upper Node, and a cluster header will be elected by node density of the Group. Also, we evaluate the performance of this scheme, and show that this proposed scheme improves network lifetime in Zigbee environment.

• 융합보안논문지
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• 제7권2호
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• pp.107-118
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• 2007

센서 네트워크는 다양한 환경에 배치되어 환경요소 감시 및 군사적으로 유용한 정보를 제공하는데 사용될 수 있다는 특징을 가지고 있지만, 여러 가지 보안상의 취약점을 갖고 있는 단점이 있다. 따라서 이러한 센서 네트워크의 안전성을 위해서는 반드시 보안 서비스가 요구되며, 센서 네트워크 노드간의 안전한 통신을 위해 보다 안전하고 효과적인 노드 관리 기법이 요구된다. 본 논문에서는 센서 네트워크에서의 센서 노드의 보안성이 요구되는 환경 및 그룹 키 관리기법에 적합한 효과적인 CH 및 클러스터링 기법을 제안한다. 먼저 각각의 노드들은 매 라운드 설정단계에서 BS와의 통신을 통하여 잔류 전력 및 암호 키를 이용한 인증 메시지를 전송하고 BS는 유효인증비율 및 잔류전력량을 반영하여 이 값들이 높은 노드를 CH로 선발한다. 이후 BS는 매 라운드 마다 이전라운드의 유효인증비율을 반영/누적 하여 적은 양의 에너지 소비로 안전한 클러스터 노드를 선발할 수 있는 기법을 제안한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.856-859
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• 2010

무선 센서 네트워크는 제한적인 자원을 가지고 동작되는 작은 센서들로 구성되어 있다. 이러한 무선 센서노드들은 초기에 대량으로 랜덤하게 배치되어 스스로 클러스터를 구성하고, 각 클러스터 헤더노드를 선출하여 정상적인 통신이 이루어져야 한다. 이러한 일련의 작업을 무선 센서노드 설치시 관리자가 직접적으로 관여할 수 없기 때문에 자가 구성 라우팅 기능이 가능하여야 한다. 본 논문에서 제안하는 자가구성 라우팅 기법은 계층구조를 형성하는 이동 무선센서 네트워크 환경에서 적용되며, 무선 센서 노드의 초기 배치시 필요한 라우팅 알고리즘과 무선센서 네트워크의 특성상 발생할 수 있는 작동불능 노드의 삭제 및 새로운 노드의 추가를 쉽게 할 수 있도록 제안한다. 각각의 센서노드는 자신의 제한된 에너지를 효율적으로 활용하여 데이터를 처리할 수 있고, 센서노드의 삭제 및 추가가 용이하게 함으로써 네트워크의 작동 오류를 최소화 할 수 있어 네트워크 전체의 수명을 연장할 수 있다.

• 한국음향학회지
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• 제31권8호
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• pp.542-550
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• 2012

본 논문에서는 수중센서 네트워크에서 자기 조직화 기법을 활용하여 네트워크 토폴로지를 적응적으로 제어하고 노드 간 통신에 소요되는 에너지를 최소화하는 해법을 제안한다. 제안 기법은 네트워크 전체의 중앙제어 기능 없이 국지적으로 노드들 간의 시그널링을 통해 각 노드의 배터리 잔여량 정보를 공유하고 이를 바탕으로 클러스터의 헤더를 선출하거나 필요한 경우 네트워크 토폴로지를 지역적으로 조정함으로써 네트워크 전체의 수명을 연장할 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 수중센서 네트워크에서의 대표적 토폴로지 구성법인 LEACH 기법과 제안 기법을 비교 분석한다. 이를 위한 성능 파라미터로서 네트워크 구성 일정 시간 후 배터리를 모두 소진하지 않은 생존 노드 개수, 배터리 잔여량 편차, 네트워크 구성을 위한 초기화 단계 및 구조 조정 단계에서의 에너지 소모량을 사용한다.