• 한국산업정보학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.67-75
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• 2010

네트워크 리프로그래밍은 센서 필드에 배치된 센서 노드들의 효율적인 유지 보수를 위해 코드 업데이트와 오류 수정을 원격으로 수행할 수 있도록 하는 기술이다. 센서 노드들 간에 소량의 데이터를 전달하는 일반적인 무선 센서 네트워크 통신과는 달리 네트워크 리프로그래밍에서는 대용량 데이터의 신뢰성 있는 전달이 요구된다. 기존의 네트워크 리프로그래밍 기법은 신뢰성 있는 데이터 전달을 위해 데이터 손실 발생 시 복구를 위한 비용이 많이 들며 이로 인한 에너지 소모가 급증하는 문제점을 안고 있다. 본 논문에서는 센서 네트워크에 적합한 클러스터 기반의 리프로그래밍 기법을 제안한다. 센서 필드를 클러스터로 나누고 각 클러스터에 대표 노드를 선정하여 중복 전송과 불필요한 경쟁을 최소화함으로써 에너지 소모를 줄인다. 또한 테이블을 이용하여 노드들의 상태 정보를 통해 정확한 오류 복구를 수행함으로써 신뢰성을 높이고 있다.

• 융합보안논문지
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• 제8권1호
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• pp.91-100
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• 2008

The previous works in sensor networks security have focused on the aspect of confidentiality, authentication and integrity based on cryptographic primitives. There has been no prior work to assess the survivability in systematic way. Accordingly, this paper presents a survivability model of wireless sensor networks using software rejuvenation for dual adaptive cluster head. The survivability model has state transition to reflect status of real wireless sensor networks. In this paper, we only focus on a survivability model which is capable of describing cluster head compromise in the networks and able to switch over the redundant cluster head in order to increase the survivability of that cluster. Second, this paper presents how to enhance the survivability of sensor networks using software rejuvenation methodology for dual cluster head in wireless sensor network. We model and analyze each cluster as a stochastic process based on Semi Markov Process (SMP) and Discrete Time Markov Chain (DTMC). The proof of example scenarios and numerical analysis shows the feasibility of our approach.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권4호
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• pp.1866-1888
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• 2017

Efficient energy consumption in WSN is one of the key design issues for improving network stability period. In this paper, we propose a new Heterogeneity-aware Energy-efficient Clustering (HEC) technique which considers two types of heterogeneity - network lifetime and of sensor nodes. Selection of cluster head nodes is done based on the three network lifetime phases: only advanced nodes are allowed to become cluster heads in the initial phase; in the second active phase all nodes are allowed to participate in cluster head selection process with equal probability, and in the last dying out phase, clustering is relaxed by allowing direct transmission. Simulation-based performance analysis of the proposed technique as compared to other relevant techniques shows that HEC achieves longer stable region, improved throughput, and better energy dissipation owing to judicious consumption of additional energy of advanced nodes. On an average, the improvement observed for stability period over LEACH, SEP, FAIR and HEC- with SEP protocols is around 65%, 30%, 15% and 17% respectively. Further, the scalability of proposed technique is tested by varying the field size and number of sensing nodes. The results obtained are found to be quite optimistic. The impact of energy heterogeneity has also been assessed and it is found to improve the stability period though only upto a certain extent.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.382-389
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• 2012

위조된 보고서 공격은 무선 센서 네트워크에서 이벤트가 발생한 위치에 대한 송신 응답과 같은 거짓 경보를 야기하는 것뿐만 아니라 제한된 량의 에너지를 고갈시킨다. 본 논문에서는 위조된 보고서를 필터링하기 위해 확률적인 보안 필터링 기법(PFSS: Probabilistic Filtering method for Sensor network Security)을 제안한다. 제안 내용은 클러스터 헤드와 기지국과의 거리를 이용하여 기지국까지의 중간 클러스터 헤드가 검증 노드인지를 확률적으로 선택하여 보안 검증에 필요한 에너지를 줄이고, 보안 처리에 따른 핫 스팟 문제를 완화시킨다. 제안된 기법의 성능은 수식 분석과 실험을 통하여 분석하였으며, 이를 통하여 제안된 기법이 기존의 보안 검증 처리에 비해 효율적임을 알 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권7호
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• pp.1293-1310
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• 2011

A simple modification of well known Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) protocol is proposed to exploit cooperative diversity. Instead of selecting a single cluster-head, we propose M cluster-heads in each cluster to obtain a diversity of order M. The cluster-heads gather data from all the sensor nodes within the cluster using same technique as LEACH. Cluster-heads transmit gathered data cooperatively towards the destination or higher order cluster-head. We propose a code combining based cooperative diversity protocol which is similar to coded cooperation that maximizes the performance of the proposed cooperative LEACH protocol. The implementation of the proposed cooperative strategy is analyzed. We develop the upper bounds on bit error rate (BER) and frame error rate (FER) for our proposal. Space time block codes (STBC) are also a suitable candidate for our proposal. In this paper, we argue that the STBC performs worse than the code combining cooperation.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제3권5호
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• pp.155-162
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• 2014

본 논문에서는 MANET 환경에서 2-level 트리기반 클러스터링 라우팅 알고리즘을 제안한다. 이를 통해 네트워크에 속해 있는 무선 노드들의 생존시간을 증가시키고 네트워크 데이터 전송률을 향상시키는 것이 주요 목표이다. 무선 네트워크의 기본 특성인, 무선 자원과 배터리 상의 제약으로 인해 클러스터 형성과 유지 및 관리기법은 네트워크의 안정성을 향상시키기 위해서는 필수적이다. 그러나 애드 혹 네트워크 환경의 클러스터링 기법에서 클러스터 헤드는 호스트의 기능을 수행함과 동시에 라우팅 기능을 담당하는 라우터의 역할까지 수행한다. 따라서 클러스터 헤드의 에너지 고갈이나 부재는 클러스터를 붕괴시키고, 전체 네트워크의 통신을 어렵게 하며, 나아가서는 네트워크의 수명을 단축시킨다. 결국 클러스터 헤드의 효율적인 관리는 전반적인 네트워크의 성능을 결정짓는 핵심이라고 볼 수 있다. 때문에 본 제안 기법은 클러스터 헤드와 이웃 노드들의 유지 및 효율적인 관리를 통해 전체적인 네트워크의 생존시간과 Throughput을 향상시키고자 하였다. 또한 시뮬레이션을 통해 MANET 환경에서 기존 LS2RP기법에 비해 Qos측면에서 평균 17%의 성능 향상이 이루어짐을 알 수 있었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.117-121
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• 2018

무선 센서 네트워크는 센서 노드들이 무선으로 구성되어 있는 네트워크이다. 무선으로 구성이 되기 때문에 설치 장소에 제약이 없다. 대신 센서 노드들은 배터리와 같은 제한된 에너지를 가지게 된다. 따라서 네트워크를 오랫동안 유지하려면 에너지 소모를 최소화하여야 한다. 에너지 소모를 최소화하기 위한 여러 프로토콜이 제안되었는데, 그 중 대표적인 프로토콜이 LEACH 프로토콜이다. LEACH 프로토콜은 클러스터 방식 프로토콜로 센서 공간을 클러스터로 나눔으로써 에너지 소모를 최소화한다. 클러스터의 구성에 따라 네트워크 수명이 증가할 수도 있지만, 오히려 수명이 단축될 수도 있다. 본 논문에서는 LEACH Protocol에서 클러스터 헤드 선출 방법을 개선하여 네트워크 수명을 향상시키고자 한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제27권6C호
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• pp.544-561
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• 2002

본 논문에서는 이동 ad-hoc 네트워크(Mobile Ad-hoc Networks)에서 인접 단말(node)간에만 경로 설정 정보를 교환하는 협의의 네트워크인 가상 클러스터(Virtual Cluster)를 정의하고, 이를 기반으로 하는 새로운 형태의 혼합 방식 경로 설정 프로토콜(Virtual Cluster-based Routing Protocol. VCRP)을 제안한다. 이는 단말이 전체 네트워크의 구성 및 비용 정보를 알고 즉시 경로를 설정할 수 있는 Proactive Routing Protocol (PRP)이 갖는 짧은 전송 지연시간의 장점과 모든 단말이 자신을 제외한 어떠한 단말과도 정보를 교환하지 않고 단지 경로탐색 패킷(Route Query Packet)에 의존하여 동작하는 Reactive Routing Protocol (RRP)이 갖는 우수한 오버헤드 효율성의 장점을 동시에 만족하도록 설계된 방식이다. 이는 경로탐색 패킷이 가상 클러스터가 갖는 장점을 이용하여 적은 오버헤드로 신속하게 네트워크 토폴로지 정보의 수집이 가능한 형태로 수정된 전파(flooding) 기법에 기인한 것이다. 또한, 제안 방식은 수집된 정보를 기반으로 최적 경로뿐만 아니라 부수적으로 백업 경로를 동시에 파악할 수 있기 때문에 이를 이용하는 프로토콜(Virtual Cluster-based Routing Protocol with Backup Route: VCBRP)도 고려하였다. VCRP와 VCBRP 방식은 네트워크 토폴로지 변화에 대해 강인한 특성을 지니며, 동시에 패킷 전송 지연(Packet Transfer Delay), 링크 단절률(Link Failure Ratio), 그리고 무선 자원 수율(Throughput) 및 오버헤드 효율성의 성능이 기존의 경로 설정 프로토콜들에 비해 우수함을 모의 실험을 통해 검증했다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권5호
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• pp.1069-1084
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• 2011

This paper considers an optimal base station clustering problem for designing a mobile (wireless) communication network. For a given network with a set of nodes (base stations), the problem is to optimally partition the set of nodes into subsets (each called a cluster) such that the associated inter-cluster traffic is minimized under certain topological constraints and cluster capacity constraints. In the problem analysis, the problem is formulated as an integer programming problem. The integer programming problem is then transformed into a binary integer programming problem, for which the associated linear programming relaxation is solved in a column generation approach assisted by a branch-and-bound procedure. For the column generation, both a heuristic algorithm and a valid inequality approach are exploited. Various numerical examples are solved to evaluate the effectiveness of the LP (Linear Programming) based branch-and-bound algorithm.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.894-896
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• 2010

이동형 모바일 무선 센서 네트워크에서는 노드 전체가 이동하게 된다. 클러스터링을 기반으로 하는 모바일 무선 센서 네크워크에서는 노드위치의 빈번한 위치 변화에 따라 잦은 클러스터의 재구성이 이루어진다. 클러스터의 잦은 재구성은 많은 전력소비와 데이터의 손실을 유발할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기위해 중계 노드를 사용하여 클러스터의 재구성 회수를 줄이고 신뢰성있는 데이터 전송을 위한 중계 기법을 제안한다.