제한적인 환경에서 동작하는 무선 센서네트워크 환경에서 가장 중요한 목표 중 하나는 자원의 효율적인 사용을 통한 네트워크의 수명 연장이다. 본 논문에서는 이를 위해 동적인 클러스터헤드 선택 방법과 최단거리 전송기법을 사용하여 효과적인 다중-홉 라우팅 알고리즘을 제안한다. 대표적인 클러스터링 알고리즘인 LEACH 알고리즘과의 비교를 위해 Network Simulator 2을 통해 시뮬레이션 해본 결과, 무선 센서노드의 수명이 최대 37.71[%] 증가하였음을 확인하였다.
In Wireless Sensor Network, clustering scheme is used to prolong the lifetime of WSN by efficient usage of energy of sensor. In the distributed clustering protocol just like LEACH, every sensor in a network plays a cluster head role once during each epoch. So the FND is prolonged. But, even though every sensor plays a head role, the energy consumed by each sensor is different because the energy consumed increases according to the distance to the Base Station by the way of multiple increase. In this paper, we propose a mechanism to select a head depending on the distance to Base Station, which extends the timing of FND occurrence by 68% compared to the LEACH and makes network stable.
Ad Hoc 네트워크는 무선의 고유특성으로 인해 여러 가지 보안상 위협에 취약한 면을 지니고 있다. 이러한 위협들의 예로는 무선채널을 통한 엿돋기, 트래픽 모니터링과 같은 수동적인 공격과 악의적인 사용자로부터의 서비스 거부 공격(Denial Of Service), 그리고 신뢰성이 손상된 개체나 도난 당한 장치로부터의 공격등과 같은 능동적인 공격이 있다. 임의의 네트워크 환경에서 이러한 공격에 대한 안전한 통신을 보장하기 위해서 기밀성, 인증, 무결성 그리고 가용성등을 충족시켜야 한다. 이러한 보안상의 요구는 적절한 키 관리 방법을 필요로 한다. 하지만 기존의 방법들은 키의 일치를 위해 과도한 통신 오버헤드. 오랜 지연시간을 요구하거나 안전상 취약점을 노출한다. 본 논문에서는 호스트가 이동하는 상황에서, 빠르게 비밀키를 공유하도록 클러스터 구성을 이용하고 보다 안전한 키 관리를 위해 임계치 암호화 방식을 사용하는 방법을 제안한다. 더불어 제안하는 방법은 프로토콜에서 사용되는 임시키들과 부분키들을 주기적으로 update하여 안전성을 향상 시키며, 호스트들이 이동하는 상황에서도 안전하게 비밀키를 공유하도록 해준다. 따라서 본 논문에서 제안하는 방법은 이동 Ad Hoc 네트워크에서 높은 가용성을 보장하고 보다 안전하게 그룹키나 세션키를 공유하는 방법으로 이용될 수 있다.
한정된 배터리 전원을 사용하는 무선 센서네트워크에서 노드의 수명유지를 위해 전력 소모량은 매우 중요한 문제이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 계층적 클러스터링 기법을 적용한 라우팅 기법들이 연구되고 있다. 열악한 환경에서 작동하는 센서 노드의 오류는 전송에서 발생하는 오류뿐만 아니라 센서 자체의 오류도 포함하지만 기존의 라우팅 기법에서는 이를 배제하고 있다. 본 논문에서는 데이터마이닝을 이용하여 센서의 오류를 탐지하고 센서의 오류를 포함한 센서 노드를 클러스터 헤드로 사용하여 에너지 집약적인 기능을 담당하는 라우팅 알고리즘을 제안한다. 센서 노드의 빠른 교체가 이루어 질 수 없는 상황이나, 해당 센서 노드에서 수집되는 데이터가 교체 비용보다 효용성의 측면에서 떨어질 경우에는 일정기간 네트워크의 전력 소모를 전담하도록 하여 전체 센서네트워크의 생존성을 높일 수 있다.
In this paper, we consider a sectorized wireless powered sensor network (WPSN), wherein sensor nodes are clustered based on sectors and transmit data to the cluster head (CH) using energy harvested from a hybrid access point. We construct a system model for this sectorized WPSN and find optimal coordinates of CH that maximize the achievable transmission rate of sensing data. To obtain the optimal CH with low overhead, we perform an asymptotic geometric analysis (GA). Simulation results show that the proposed GA-based CH selection method is close to the optimal performance exhibited by exhaustive search with a low feedback overhead.
센서 네트워크의 저전력 단거리 무선통신의 특징을 의료분야에 적용한 의료용 네트워크(Medical Body Area Networks)는 사람의 인체를 진단하기 위한 소형 의료 디바이스들간의 연결성을 제공하기위해 최근 주목받고 있는 기술이다. 본 논문에서 제안하는 프로토콜은 MBAN에서 전력의 효율성 및 신뢰성에 초점을 맞추어 제안 하였다. IEEE 802.15.3의 MCTA를 MBAN에서 적용 가능한 SR-MCTA로 변형하여 전송의 신뢰성 및 전력 사용의 효율성을 고려한 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜에서 SR-MCTA 슬롯은 단말 디바이스의 요청에 의해 MBAN 코디네이터가 할당하며, 할당하는 방법은 현재 슬롯에서 긴급 패킷이 발생할 때 임이의 충돌 패킷을 발생시켜 서 패킷을 획득하는 방법을 사용한다. 이를 위해 WBAN 네트워크내의 특정 노드를 클러스터의 헤드로 설정한다. 제안하는 프로토콜의 효율성 분석을 통하여 제안하는 방법이 전송의 지연 개선 및 에너지 효율적임을 보였다.
센서 네트워크는 유무선 네트워크 환경에 다양한 센서를 설치하고 이를 통해 데이터를 감지하며 감지된 데이터를 응용서비스 서버와 연동하는 기술로 최근 다양한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 이러한 센서 네트워크는 센서 노드 자체의 제약점 때문에 메모리와 처리 능력, 에너지 수명에 제한을 가지며 그럼으로써 센서 네트워크 자체에 보안상의 취약점이 존재한다. 그러므로 센서 네트워크의 기술에 있어서 보안에 관한 연구가 매우 중요하며 센서의 계산 능력 또한 고려되어야 할 부분이다. 본 논문에서는 위와 같은 특징을 반영하여 일반 센서 노드들과 충분한 저장 공간과 계산 능력을 갖는 노드인 클러스터 헤더가 있는 이종의 센서로 네트워크를 구성하고 키 관리 기법 중 하나인 PCGR(Predistribution and local Collaboration-based Group Rekeying) 기법을 기반으로 하여 안전한 그룹 통신을 위한 그룹키 갱신 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 센서 노드 측에서 클러스터 헤더로부터 받은 새로운 키 정보를 인증하도록 하여 오염된 키 정보로 인해 네트워크의 안전성이 위협받는 상황을 최소화함으로써 보안성을 향상시킬 수 있도록 하였다. 즉, 그룹키를 갱신할 때, 클러스터 헤더는 노드가 보내주는 노드의 부분 정보를 검증함으로써 노드의 무결성을 확인하고 그룹키를 갱신하며 갱신된 그룹키는 다시 노드들에게 보내져서 노드들에 의해 재검증됨으로써 클러스터 헤더가 공격받았는지 아닌지에 대한 여부를 검사한 후 안전하게 그룹키를 갱신할 수 있도록 한다. QualNet 시뮬레이터를 이용한 실험을 통해 제안한 기법이 네트워크의 보안성을 높임은 물론 오버헤드 및 에너지 소모량이 기존의 그룹키 관리 기법보다 효율적임을 보인다.
무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh Networks, WMNs)는 유비쿼터스 환경 및 무선 브로드밴드 액세스를 제공하기 위한 핵심적인 미래 기술로 대두되고 있다. WMN에서의 전체적인 성능은 채널의 간섭을 최소화함으로써 개선될 수 있다. WMN에서 주로 사용하는 네트워크 인터페이스 기술 중 하나인 IEEE 802.11b/g 스펙은 3 개의 멀티 채널을 지원한다. 이러한 멀티 채널 WMN에서 효율적인 채널 할당을 위해서는 채널 스캐닝 지연과 채널 의존성 문제를 고려해야 한다. 본 논문에서는 IEEE 802.11b/g WMN에서의 이러한 문제점들을 해결하기 위해 클러스터 기반의 채널 할당(Cluster-Based Channel Assignment, CB-CA) 알고리즘을 제안한다. CB-CA 알고리즘에서는 클러스터 헤드(Cluster Head, CH) 노드들 간에는 동일 채널을 사용함으로써 채널 스캐닝과 채널 스위칭을 수행하지 않는다. 해당 클러스터 멤버 (Cluster Member, CM) 노드들과의 통신에는 CH들 간의 통신 채널에 영향을 미치지 않는 채널을 할당함으로써 멀티채널에서 발생할 수 있는 간섭을 최소화 할 수 있다. 시뮬레이션 결과 본 논문에서 제안한 CB-CA 알고리즘이 WMNs의 성능을 향상시킬 수 있음을 입증하였다.
선박 내에 임시 망을 구성하기 위한 신속하고 정확한 마디의 위치를 결정하는 문제는 안정된 무선 감지기 망을 구성할 때 필수적인 요소이다. 이를 위해 이 논문에서는 커버하는 영역을 대상으로 감지기 마디의 위치를 결정하고 양방향 채널의 품질을 측정하는 방법을 도입하여 좀더 신속하고 정확한 감지기 마디 위치선정을 이루고자 한다. 1단계로 감지기 마디가 이루는 피코넷(piconet) 형태의 망을 구성을 가정하고 클러스터 헤드와 각 감지기 마디간의 양방향 품질을 측정한다. 이때 측정된 채널의 특성을 기반으로 중계 마디가 필요한 마디를 선택하고 2단계의 측정절차를 진행한다. 2단계에서는 중계 마디가 필요한 마디를 중심으로 중계 마디 후보 간 채널특성을 측정한다. 2단계를 거쳐 클러스터 헤드로의 중계 마디를 확정하고 각 마디간의 정보전달경로를 선정한다. 이 논문에서는 1단계와 2단계의 측정절차를 토대로 선박 내 환경에서 특성을 측정하고 선박 내에서 정보전달과 활용할 수 있음을 보여주기 위하여 실제 환경에서 측정하여 결과를 수집하고 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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