• Smart Structures and Systems
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• 제30권6호
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• pp.583-599
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• 2022

In this paper, a multi-objective wireless sensor network configuration optimization method is proposed. The proposed method aims to determine the optimal information and lifespan wireless sensor network for structural health monitoring of large-scale infrastructures. In particular, cluster-based wireless sensor networks with multi-type of sensors are considered. To optimize the lifetime of the wireless sensor network, a cluster-based network optimization algorithm that optimizes the arrangement of cluster heads and base station is developed. On the other hand, based on the Bayesian inference, the uncertainty of the estimated parameters can be quantified. The coefficient of variance of the estimated parameters can be obtained, which is utilized as a holistic measure to evaluate the estimation accuracy of sensor configurations with multi-type of sensors. The proposed method provides the optimal wireless sensor network configuration that satisfies the required estimation accuracy with the longest lifetime. The proposed method is illustrated by designing the optimal wireless sensor network configuration of a cable-stayed bridge and a space truss.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 춘계종합학술대회
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• pp.401-405
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• 2007

센서네트워크에서 효율적인 에너지사용에 관한 클러스터 기반 라우팅 프로토콜이 다양하게 연구되고 있다. 하지만 기존의 클러스터 기반의 라우팅 프로토콜은 클러스터 재구성에 있어 센서 노드들의 불균형적인 에너지 소비문제와 클러스터 헤더를 선정함에 있어 헤더 노드와 싱크 노드가 멀리 떨어져 있을 때 연결이 제대로 이루어지지 않는다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 클러스터의 재분할과 헤더 노드의 멀티 홉 전송방식을 제시한다. 클러스터 재분할은 기존의 클러스터를 소규모의 클러스터로 재분할하는 방식이고, 멀티 홉 전송방식은 헤더 노드들 사이의 중계전송에 관한 방식이다. 시뮬레이션을 통하여 제시한 라우팅 기법이 균등한 에너지 소비와 에너지 효율성에 있어서 기존의 라우팅 기법보다 우수함을 보인다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제5권6호
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• pp.21-30
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• 2004

Ad-Hoc네트워크에서 클러스터 구조는 여러 채널을 효율적으로 사용 가능하게 하고 제어메시지의 교환수를 감소시키며 네트워크의 확장성을 증가시킨다. 또한 클러스터 구조는 Ad-Hoc 네트워크에서 방송되는 메시지의 수를 감소시키기 위해 사용된다. 이를 위해 임의의 클러스터 구조는 작은 수의 클러스터를 가지는 것이 바람직하다. 일반적으로 연결성 기반의 클러스터 구성방법은 다른 방법들에 비해 작은 수의 클러스터를 생성한다. 그러나 연결성 기반의 방법은 네트워크의 위상에 따라 연결성을 고려하지 않는 방법보다 더 많은 클러스터를 생성할 경우도 있다. 본 논문에서는 클러스터 구성을 2단계로 나누어 수행하는 클러스터 구성방법을 제안한다. 제안방법은 첫 번째 단계에서 최소연결성을 가진 노드가 클러스터 구성을 시작한다. 이때 최소연결성의 노드들을 가능한 많이 포함하는 작은 수의 클러스터를 생성하기 위하여 일련의 조정절차를 이용한다. 두 번째 단계에서는 첫 번째 단계에서 생성된 클러스터에 포함되지 않은 노드들을 대상으로 최대 연결성을 가진 노드가 클러스터 구성을 시작한다. 제안된 방법은 첫 번째 및 두 번째 단계를 거쳐서 기존 방법보다 더 작은 수의 클러스터를 완전히 분산된 방법으로 생성한다. 본 논문에서 제안한 방법은 실험결과에 의해 LIDCP(3)와 HCCP(3)보다 우수한 것으로 평가되었다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제17C권3호
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• pp.291-298
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• 2010

무선 센서 네트워크에서 센서노드의 수명은 배터리에 의해 제한되므로 에너지는 가장 중요한 고려사항이다. 클러스터링은 네트워크의 에너지 소비를 효율적으로 관리하는데 사용되는 방법 중 하나이며, LEACH는 대표적인 클러스터링 알고리즘이다. LEACH는 센서 노드들의 에너지 소비를 공평하게 분산시키기 위해 에너지 소모적 기능을 하는 클러스터 헤드를 매 라운드마다 무작위로 순환시키는 방법을 사용하고 있다. 클러스터 헤드의 무작위 선정은 매 라운드 최적의 클러스터 헤드 수를 보장해주지 못한다. 그리고 밀도가 높은 클러스터에 위치한 클러스터 헤드는 과부하 상태가 된다. 본 논문에서는 클러스터 헤드의 수를 보장하기 위한 토큰 기반의 클러스터 헤드 선정 알고리즘과 균등한 밀도의 클러스터 형성을 위한 클러스터 선택 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션을 통하여 제안하는 알고리즘이 LEACH 보다 네트워크 수명이 9.3%정도 연장됨을 보여주었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권4호
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• pp.1661-1678
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• 2016

Clustering is one of the key technologies in vehicular networks. Constructing and maintaining stable clusters is a challenging task in high mobility environments. DWCM (Distributed and Weighted Clustering based on Mobility Metrics) is proposed in this paper based on the d-hop dominating set of the network. Each vehicle is assigned a priority that describes the cluster relationship. The cluster structure is determined according to the d-hop dominating set, where the vehicles in the d-hop dominating set act as the cluster head nodes. In addition, cluster maintenance handles the cluster structure changes caused by node mobility. The rationality of the proposed algorithm is proven. Simulation results in the NS-2 and VanetMobiSim integrated environment demonstrate the performance advantages.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.7-17
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• 2015

무선 센서 네트워크의 구현에 활용되는 IEEE 802.15.4 표준은 이기종 통신 기술들이 공존하는 2.4 GHz ISM 대역을 기반으로 동작하며, 수시로 변하는 네트워크 상태로 인한 간섭을 회피한 전송 효율의 향상과 네트워크의 상태를 고려한 채널 선택 기술이 요구된다. 무선 센서 네트워크는 다수의 센서 노드로 구성되어 있으며, 확장성을 위해 클러스터 기반의 네트워크 구조를 가지며, 싱크 노드는 각 클러스터들의 네트워크 특성정보를 수집하고 주기적 쿼리 메시지 발송을 통해 이 정보들을 네트워크 필드 내 클러스터 헤드들과 공유한다. 본 논문에서는 클러스터 헤드가 수집한 네트워크 정보를 기반으로 클러스터 내에서의 네트워크 상태를 파악하고, 계량화된 처리량 (throughput) 레벨, 수신신호강도 (RSSI) 레벨, 그리고 신뢰성 (reliability)을 파라미터로 하는 목적함수를 통해 적절한 무선채널을 클러스터에서 선택하는 방안을 제안한다. 제안된 방안이 네트워크 상태 변화에서도 데이터 전송 효율을 유지할 수 있음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권11A호
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• pp.1164-1172
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• 2007

기존의 지그비 표준 메쉬 라우팅 알고리즘은 노드 수의 증가로 인해 라우팅 오버헤드 및 종단간 지연 등의 네트워크 성능의 심각한 저하 현상에 따른 네트워크 범위성 및 효율성에 대한 문제점을 가지고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 증가하는 노드 수에 따른 범위성 문제를 해결하기 위해 ZiCL(ZigBee Cluster Label)이라 불리는 클러스터 라벨 기반의 새로운 지그비 메쉬 라우팅 알고리즘을 제안하고자 한다. ZiCL은 지그비 네트워크를 한 개 이상의 논리적인 클러스터로 나누고 각각의 클러스터에게 유일한 라벨을 부여함으로써 클러스터 라벨 기반의 경로 탐색을 수행한다. 이를 통해 ZiCL은 소스 노드가 경로탐색을 통해 확립한 목적지 노드의 클러스터 라벨 정보를 같은 클러스터 멤버들과 함께 공유하게 합으로써 이후 발생할 수 있는 잠재적인 경로 탐색 횟수를 효과적으로 줄이는데 기여한다. 이러한 ZiCL의 성능을 분석하기 위해 NS-2 시뮬레이션을 수행하였고, 그 결과 라우팅 오버헤드, 패킷 전달율, 종단간 지연 및 메모리 사용률에 대한 네트워크 성능이 향상됨을 확인할 수 있었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 가을 학술발표논문집 Vol.34 No.2 (D)
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• pp.306-311
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• 2007

본 논문에서는 Wireless Sensor Network상에서 전체 노드들의 lifetime을 증대시키기 위하여 "random한" 방식으로 cluster-head를 선출하는 LEACH 알고리즘이 가지고 있는 cluster-head 선출 과정에서 선출되는 수와 선출되는 노드들의 위치가 적절히 분산되지 않는 문제를 해결하기 위해 변형된 Graph Coloring 문제를 기반으로 노드의 위치 정보를 사용하지 않고 cluster-head를 적절히 분산하여 선출함으로써 효율적인 clustering을 하는 중앙처리 방식의 새로운 알고리즘 "GCCA : Graph Coloring based Clustering Algorithm for Wireless Sensor Networks" 을 제안한다. GCCA는 cluster-head가 선출되는 수를 일정하게 유지하고 선출되는 노드의 위치가 전체 network area에 적절히 분산되는 효과를 가져 옴으로 LEACH 알고리즘보다 에너지 효율이 증대됨을 실험을 통하여 보인다.

• 한국IT서비스학회지
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• 제7권1호
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• pp.195-204
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• 2008

As the dependency to network system and demands of efficient storage systems rapidly grows in every networking filed, the current trends initiated by explosive networked data grow due to the wide-spread of internet multimedia data and internet requires a paradigm shift from computing-centric to data-centric in storage systems. Furthermore, the new environment of file systems such as SAN(Storage Area Network) is adopted to the existing storage paradigm for providing high availability and efficient data access. We describe the design issues and system components of $SANique^{TM}$, which is the cluster file system based on SAN environment. We, especially, present the comparative results of performance analysis for the intensive I/O test by using the DBMSs that are operated at the top of cluster file system $SANique^{TM}$, EXT3 and NFS respectively.

• Journal of Communications and Networks
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• 제17권1호
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• pp.84-92
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• 2015

Multi-hop relay networks have been widely considered as a promising solution to extend the coverage area and to reduce the deployment cost by deploying the relay stations (RSs) in mobile communication systems. Suitable deployment for the RSs is one of the most important features of the demand nodes (DNs) to obtain a high data transmission rate in such systems. Considering a tradeoff among the network throughput, the deployment budget, and the overall coverage of the systems, efficient RS deployment schemes and corresponding algorithms must be developed and designed. A novel cluster-based RS deployment scheme is proposed in this paper to select the appropriate deployment locations for the relay stations from the candidate positions. To make an ideal cluster distribution, the distances between the DNs are calculated when deploying the RSs. We take into account the traffic demands and adopt a uniform cluster concept to reduce the data transmission distances of the DNs. On the basis of the different candidate positions, the proposed scheme makes an adaptive decision for selecting the deployment sites of the RSs. A better network throughput and coverage ratio can be obtained by balancing the network load among the clusters. Simulation results show that the proposed scheme outperforms the previously known schemes in terms of the network throughput and the coverage ratio. Additionally, a suitable deployment budget can be implemented in multi-hop relay networks.