• Journal of Communications and Networks
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• 제16권4호
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• pp.421-429
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• 2014

We consider the problem of scheduling communications in wireless sensor networks (WSNs) to ensure battery preservation through the use of the sleeping mode of sensors.We propose a communication protocol for 1-hop WSNs and extend it to multi-hop WSNs through the use of a 1-hop clustering algorithm.We propose to schedule communications in each cluster in a virtual communication ring so as to avoid collisions. Since clusters are cliques, only one sensor can speak or listen in a cluster at a time, and all sensors need to speak in each of their clusters at least once to realize the communication protocol. We model this situation as a mathematical program.

• 한국항행학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.495-503
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• 2010

클러스터링은 모바일 노드들에 대한 정보를 효율적으로 제공해 주며, 라우팅, 대역폭 할당과 같은 처리성능을 향상시키는 중요한 메카니즘이다. 본 논문에서 우리는 이동성(mobility)으로 인한 동적 속성, 평면구조 구조상에서 발생하는 노드 분산 등과 같은 문제를 효과적으로 해결하고 라우팅 성능을 향상시키기 위한 퍼지 적합도 기반의 클러스터링 기법을 제안한다. 제안된 기법은 FSV(Fuzzy_State_Viewing) 구조를 이용하여 퍼지 적합도${\alpha}$를 수행한다. 퍼지 적합도${\alpha}$는 FSV 구조에서 클러스터링을 수행하기 위한 클러스터헤드 CH(ClusterHead)를 선정하는 역할을 수행한다. 본 논문에서는 이와 같이 제안된 클러스터링 기법을 통해서 기존의 1-홉 클러스터 및 2-hop 클러스터에서 발생되는 문제를 해결하도록 하였다. 제안된 기법의 성능을 알아보기 위하여 우리는 NS-2 시뮬레이터를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 우리는 시뮬레이션 평가를 위해 기존의 Lowest-ID, MOBIC, SCA 기법 그리고 제안된 기법과의 성능을 비교하였다. 시뮬레이션 결과 제안된 기법의 성능이 Lowest-ID, MOBIC, SCA 기법에 비해서 우수함을 알 수 있다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제13권1호
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• pp.43-49
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• 2011

In this paper, a new medium access control (MAC) protocol entitled three-phase multiple access with continual contention resolution (TPMA-CCR) is proposed for wireless multi-hop ad hoc networks. This work is motivated by the previously known three-phase multiple access (TPMA) scheme of Hou and Tsai [2] which is the suitable MAC protocol for clustering multi-hop ad hoc networks owing to its beneficial attributes such as easy collision detectible, anonymous acknowledgment (ACK), and simple signaling format for the broadcast-natured networks. The new TPMA-CCR is designed to let all contending nodes participate in contentions for a medium access more aggressively than the original TPMA and with continual resolving procedures as well. Through the systematical performance analysis of the suggested protocol, it is also shown that the maximum throughput of the new protocol is not only superior to the original TPMA, but also improves on the conventional slotted carrier sense multiple access (CSMA) under certain circumstances. Thus, in terms of performance, TPMA-CCR can provide an attractive alternative to other contention-based MAC protocols for multi-hop ad hoc networks.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.45-50
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• 2013

센서 네트워크에서 센서는 제한된 에너지 자원을 가지므로, 에너지를 효율적으로 사용하는 것은 중요하다. 대표적인 클러스터링 기법인 LEACH, LEACHC, TEEN 등은 클러스터 헤더가 수집한 정보를 싱크로 전달할 때, 직접 전송을 기본 방법으로 가정한다. 싱크 노드로부터 먼 거리에 클러스터가 위치하는 경우에, 클러스터 헤더는 데이터를 전송하기 위해서 많은 에너지를 소진하고, 이로 인해서 수명이 단축되고, 이 경우에 재클러스터링을 필요로 한다. 클러스터링 과정에서도 센서 노드는 상당한 에너지를 소모한다. 싱크 노드로부터 먼 곳에 위치한 클러스터 헤더의 빠른 에너지 고갈을 억제하기 위해 이웃 클러스터를 통해 싱크로 데이터를 전송하는 방안이 필요하다. 본 연구는 클러스터 센서 네트워크에서 멀티홉 전송 방안으로 토폴로지 행렬을 기반으로 하는 라우팅 기법을 제안한다. 토폴로지 행렬은 클러스터가 구성된 형태를 나타내고, 에너지 효율성을 기준으로 라우팅은 1홉기반 라우팅과 2홉기반 라우팅 기법을 제안한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.2815-2822
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• 2011

무선 센서 네트워크에서 클러스터링 기법은 클러스터를 형성하여 데이터를 병합한 후 한 번에 전송해서 에너지를 효율적으로 사용하는 기법이다. 본 논문에서는 클러스터 그룹 모델을 이용한 계층적 불균형 클러스터링 기법을 제안한다. 이 기법은 전체 네트워크를 두 개의 계층으로 나누어 클러스터 그룹으로 형성된 2계층의 데이터를 병합해서 1계층으로 보내고, 다시 1계층에서 데이터를 병합하여 기지국으로 보낸다. 이와 같이 제안된 기법은 다중 홉 통신 구조와 클러스터 그룹 모델을 같이 이용함으로써 전체 에너지 소모량을 줄인다. 이러한 방식은 다중 홉 통신이지만 불균형 클러스터를 구축하여 핫 스팟 문제를 어느 정도 해결하고 있다. 실험을 통하여 제안된 계층적 불균형 클러스터링 기법이 이전의 클러스터링 기법보다 네트워크 에너지 효율이 향상되었음을 보였다.

• 융합보안논문지
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• 제15권3_1호
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• pp.75-82
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• 2015

최근 무선 센서 네트워크(WSN : Wireless Sensor Network)에서 센서노드의 에너지 소모 균등성과 효율성을 향상시켜 전제 네트워크의 수명을 최대화하기 위한 다양한 계층적 라우팅 프로토콜들이 제안되고 있다. 특히, 멀티홉기법이 향상된 에너지 효율성과 실제 적용 가능한 모델로 큰 각광받고 있다. 멀티-홉 기법에서는 센서 노드사이 거리에 따라 발송 에너지 능동조절 가능하다고 가정한다. 그러나 무선센서의 물리적 특성을 고려해보면 멀티-홉 기법의 이 가정은 현재 기술로 실제 실현하기 어렵다. 이 논문에서는 센서노드의 전파범위를 기반으로 에너지 효율성을 향상시킨 저 전력 클러스터링 기법을 제안한다. 제안기법은 에너지 효율적이고 기존기법보다 실제 무선센서네트워크에 적용하기 용이하다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.1-11
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• 2020

본 논문은 큰 스케일의 무선센서네트워크(Wireless Sensor Networks: WSN)에서 클러스터링을 위한 제어 메시지의 최적화된 전송반경을 사용하여 전체 네트워크의 수명을 증가시키는 방법을 제안한다. 또한 스케일이 큰 네트워크에서 노드들의 제어 메시지의 최대 전송반경과 에너지 소모에 대하여 고찰한다. 이를 위하여 일반 노드가 소모하는 에너지와 클러스터 헤드가 소모하는 에너지의 함수 형태로 제어 메시지 전송반경을 분석하고, 이를 바탕으로 최적의 전송반경을 구하는 방법을 제시한다. 제안한 방법을 이용하여 싱글 홉 및 멀티 홉 등의 여러 WSN 라우팅 환경에서 시행한 시뮬레이션 성능 분석 결과를 바탕으로, 본 논문에서 제안한 방법이 기존의 방법들에 비하여 전체 네트워크의 수명을 더욱 길게 운용하는 것을 보였다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제49권1호
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• pp.39-45
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• 2012

무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network)는 사람이 직접 접근하기 불가능한 군사지역이나 자연 환경의 감시, 혹은 안전감시를 위한 목적으로 각 상황의 특성에 맞는 다양한 정보를 수집하는데 많이 이용되고 있다. 지금까지 제시된 프로토콜 중 LEACH 프로토콜은 에너지의 균등한 소모를 특징으로 많이 쓰이고 있다. 하지만 거리에 따른 에너지 소모의 증가로 원거리 노드의 에너지 소모 문제가 대두되었는데, 지금까지 여러 가지 해결방안들이 제시되었는데 대부분 중앙 시스템 방식이다. 본 논문에서는 LEACH 프로토콜을 사용한 무선 센서 네트워크를 모델로 하여, 네트워크 규모가 커질수록 1-hop 전송방식에서 발생할 수 있는 원거리 센서 노드의 에너지 불균형 문제를 해결하였다. 또한, 중앙 시스템 방식이 아닌 센서 노드 자체에서 클러스터링 문제를 해결할 수 있는 분산 시스템 방식의 라이프타임 향상 알고리즘을 제안하였다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제7권1호
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• pp.17-28
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• 2011

Despite the fact that the deployment of sensor networks and target tracking could both be managed by taking full advantage of Voronoi diagrams, very little few have been made in this regard. In this paper, we designed an optimized barrier coverage and an energy-efficient clustering algorithm for forming Vonoroi-based Wireless Sensor Networks(WSN) in which we proposed a mobile target tracking scheme (CTT&MAV) that takes full advantage of Voronoi-diagram boundary to improve detectability. Simulations verified that CTT&MAV outperforms random walk, random waypoint, random direction and Gauss-Markov in terms of both the average hop distance that the mobile target moved before being detected and lower sensor death rate. Moreover, we demonstrate that our results are robust as realistic sensing models and also validate our observations through extensive simulations.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제8권5호
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• pp.113-119
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• 2008

기존의 1-1-1 협력 프로토콜은 멀티 홉이 가지고 있는 경로손실감소 이득과 함께 MIMO와 동일한 공간 다이버시티를 제공한다. 이를 통해 싱글 홈, 멀티 홉보다 뛰어난 정보의 신뢰도 및 에너지 소비 감소를 얻을 수 있다. 하지만 기존의 1-1-1 협력 프로토콜은 단일의 협력 중계기를 사용하므로 경로손실감소 이득과 다이버시티 이득 계수가 2로 제한되어 있다. 따라서 본 논문에서는 두개의 협력 중계기 R1, R2를 사용한 1-2-1 협력 프로토콜을 제안한다. 1-2-1 협력 프로토콜은 경로손실감소 이득을 높이고 계수가 3인 다이버시티 이득을 얻는다. 또한, 협력 중계가 R2에서도 계수가 2인 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 협력 중계기는 DF (Decode and Forward)와 DR (Decode and Reencode) 방식을 사용하여 1-2-1 DF 또는 DR 협력 프로토콜을 형성하고, 클러스터링 기반의 무선 센서 네트워크 (WSNs)에 적용한다. 제안한 프로토콜의 성능평가를 위해 레일리 페이딩과 AWGN (Additive White Gaussian Noise) 채널이 합해진 채널에서 모의실험을 한다.