• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 추계종합학술대회 B
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• pp.854-857
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• 2008

무선 센서 네트워크의 센서 노드는 내부 전원을 사용함으로 인해 수명이 제한적이다. 기존의 여러 MAC 프로토콜은 무선 센서 네트워크에서 에너지 절약을 위해 sleep/listen cycle을 스케쥴링한다. 또한, MAC프로토콜의 duty-cycle은 사용자의 조정에 의해 낮은 duty cycle로 변화할 수 있으며, 이는 프레임에서 sleep 시간을 결정하게 된다. 이러한 duty cycle의 크기는 MAC 프로토콜의 성능에 직접적인 영향을 미친다. 본 논문에서는 NS-2 환경에서 서로 다른 duty cycle을 갖는 TEEM과 SMAC을 시뮬레이션하고 두 개의 프로토콜의 에너지 소비와 성능 측면에서 duty cycle을 분석한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권5호
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• pp.2433-2452
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• 2017

Recently, the pipeline-forwarding has been proposed as a new technique to resolve the end-to-end latency problem of the duty-cycle MAC protocols in Wireless Sensor Networks (WSNs). Some protocols based on this technique such as PMAC and PRI-MAC have shown an improvement not only in terms of reducing end-to-end latency but also in terms of reducing power consumption. In these protocols, however, the sensor nodes still waste a significant amount of energy for unnecessary idle listening during contention period of upstream nodes to check the channel activity. This paper proposes a new pipeline-forwarding duty-cycle MAC protocol, named RP-MAC (Reduced Pipelined duty-cycle MAC), which tries to reduce the waste of energy. By taking advantage of ACK mechanism and shortening the handshaking procedure, RP-MAC minimizes the time for checking the channel and therefore reduces the energy consumption due to unnecessary idle listening. When comparing RP-MAC with the existing solution PRI-MAC and RMAC, our QualNet-based simulation results show a significant improvement in term of energy consumption.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권5호
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• pp.857-869
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• 2016

This paper proposes an X-MAC/BEB protocol that runs a binary exponential backoff (BEB) algorithm on top of an X-MAC protocol to save more energy by reducing collision, especially in densely populated wireless sensor networks (WSNs). X-MAC, a lightweight asynchronous duty cycle medium access control (MAC) protocol, was introduced for spending less energy than its predecessor, B-MAC. One of X-MAC 's conspicuous technique is a mechanism to allow senders to promptly send their data when their receivers wake up. X-MAC, however, has no mechanism to deal with sudden traffic fluctuations that often occur whenever closely located nodes simultaneously diffuse their sense data. To precisely evaluate the impact of the BEB algorithm on X-MAC, this paper builds an analytical model of X-MAC/BEB that integrates the BEB model with the X-MAC model. The analytical and simulation results confirmed that X-MAC/BEB outperformed X-MAC in terms of throughput, delay, and energy consumption, especially in congested WSNs.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.180-186
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• 2017

본 논문에서는 무선 센서 네트워크의 센서 노드들로부터 전송되는 데이터 트래픽에 따라 낮은 지연과 높은 데이터 효율을 지원하는 새로운 MAC 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 TADW-MAC은 기존의 멀티 홉 전송에서 해당 Sleep 구간에서 오직 하나의 패킷 전송만을 스케줄할 수 있는 DW-MAC의 문제점을 해결하며, 물체 트래킹(object tracking)이나 화재 감시 시스템 등의 응용에 적합한 duty cycling 메커니즘을 가진다. 이러한 응용에서는 평소에는 데이터 전송이 이루어지지 않지만, 물체의 나타남과 화재 발생 등 이벤트가 발생하는 경우에는 많은 데이터를 전송해야 하며, 낮은 지연을 요구한다[6-8]. 따라서 TADW-MAC에서는 이러한 이벤트가 발생하였을 경우에 duty cycle을 조절함으로 보다 높은 효율과 적은 에너지를 소모할 수 있다. 여러 시뮬레이션을 통해 TADW-MAC은 기존의 RMAC이나 DW-MAC에 비해 에너지 효율과 전송 지연 면에서 더 나은 성능을 보여준다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권6A호
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• pp.506-514
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• 2009

센서 네트워크를 위한 MAC 프로토콜들은 전력 소모를 최소화하기 위해 낮은 듀티 사이클(Duty Cycle)을 사용한다. 그 중에서 RMAC [4]의 경우 Pioneer(PION) 프레임을 이용하여 한 주기 내에 여러 홉을 전송한다. 본 논문에서는 HE-MAC(Hop-Extended MAC)이라는 홉 연장 프로토콜을 제안한다. HE-MAC의 데이터 전송은 기존 RMAC과는 달리 한 주기 내에 전달될 수 있는 최대 홉 수 정보가 포함된 Explorer(EXP)를 이용하여 이루어진다. EXP의 정보와 Ready-to-Receive(RTR) 상태를 이용하여 RMAC에 비해 2홉을 늘림으로써 평균 전송 지연 시간을 감소시킨다. 또한, 적응적 슬립을 통하여 불필요한 전력 소모를 최소화할 뿐만 아니라 RMAC에서 나타나는 잦은 트래픽(Traffic)으로 인한 패킷 역전 문제를 해결한다. HE-MAC의 패킷 전송 지연시간을 수학적으로 분석하였으며, ns-2를 이용한 모의실험을 통해 성능평가를 하였다. 300개의 노드가 배치된 랜덤 토폴로지에서 HE-MAC은 RMAC에 비해 전력 소모량과 평균 전승 지연 시간을 14%, 20%만큼 감소시킨다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39B권10호
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• pp.691-699
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• 2014

네트워크 수명을 연장시키기 위해 무선 센서 네트워크에서는 idle listening에 소비되는 에너지를 줄일 수 있는 듀티-사이클 MAC 프로토콜들이 제안되었다. 일반적인 듀티-사이클 MAC 프로토콜에서 각 센서 노드는 잔여 에너지양을 기반으로 듀티-사이클 주기를 계산한다. 그러나 에너지 수집이 가능한 센서 네트워크에서 기존 듀티-사이클 주기는 에너지 수집률이 높은 센서 노드에 불필요한 sleep 지연을 발생시킨다. 따라서 우리는 이전 연구에서 잔여 에너지양과 에너지 수집률을 함께 고려하여 듀티 사이클-주기를 조절하는 듀티-사이클 스케줄링 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 듀티-사이클 MAC 프로토콜들은 듀티 사이클-주기 변화에 따른 성능 차이를 고려하지 않고 듀티-사이클 주기를 항상 선형적으로 조절하므로, 응용의 요구사항에 맞는 최적의 듀티 사이클 주기를 얻지 못한다. 본 논문에서는 듀티-사이클 주기를 계산하는 세 가지 기법들을 제안하고 그 결과에 대해 분석한다. 실험을 통해 제안된 기법들이 기존 듀티-사이클 스케줄링 기법에 비해 네트워크 수명, 단대단 패킷 전송 시간과 패킷 전송률을 각각 최대 23%, 44%, 31% 증가시킴을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37A권11호
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• pp.903-917
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• 2012

WSN은 센서 탐지에 의한 데이터 전송을 목적으로 사용하며 이러한 송신 이벤트의 데이터 전송량은 일반적으로 용량이 작다. 이러한 이유로 일반적인 WSN MAC 프로토콜은 에너지 효율을 높이기 위하여 듀티 사이클 방식을 적용하지만, 이는 WMSN 환경에서 요구되는 대용량 멀티미디어 데이터 전송에 적합하지 않다. 본 논문에서는 WMSN 요구를 만족시키기 위하여 MAC 계층에서의 새로운 대용량 데이터 전송 기법을 제안하며, 기존 WSN 환경의 경쟁기반 MAC 프로토콜에서 도입하는 듀티 사이클 기법과 공존하여 적용할 수 있도록 설계하였다. 또한, 제안하는 대용량 데이터 전송기법은 송신 버퍼의 상태와 채널 환경을 고려하여 사용 유무를 결정하도록 설계되었으며, 송수신 노드가 대용량 데이터 전송 시점에서 이웃 노드에게 간섭받지 않고 채널 점유를 보장받을 수 있도록 설계되었다. 본 논문은 제안 방식의 객관적 성능을 평가하기 위하여 기존 듀티 사이클 기법을 지속적으로 운영하는 MAC과 제안하는 대용량 전송 방식을 혼용하여 운영하는 MAC을 모두 실험하고 그 결과를 분석하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권12호
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• pp.45-55
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• 2012

센서 네트워크는 센서가 설치된 지역에서 감지된 데이터를 무선으로 전달하는 기술로서, 기존 방식과 달리 에너지 효율이 매우 중요한 성능요소이다. 이러한 특성에 따라 많은 WSN MAC 프로토콜에서는 Wakeup과 Sleep을 반복하여 수행하는 Duty Cycle 기법을 활용하고 있지만, 고정적인 Wakeup 구간의 설정에 따라 획일화된 에너지 성능과 수신 성공률로 인하여 성능이 제한적이다. 본 논문에서는 이러한 Duty Cycle 기반의 MAC 프로토콜을 개선하기 위하여, 채널 환경에 따라 동적으로 Wakeup 구간을 가변화시키는 기법을 제안한다. 제안하는 방식은 트래픽이 높은 환경에서 Wakeup 구간을 증가시켜 수신 성공률을 높이고, 트래픽이 낮은 환경에서 Wakeup 구간을 줄여 에너지 성능을 향상시켰다. 또한 본 논문에서는 제안하는 방식의 성능에 대한 효율적인 평가를 위하여 기존 동기식 및 비동기식 MAC의 결과와 제안방식을 적용한 MAC의 결과를 비교하고 이를 분석하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.527-528
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• 2009

Presuming energy as a crucial resource, several duty cycle based MAC protocol have been proposed for wireless sensor network. However, these protocols have long latency problem for paying more attention on energy efficiency. In this paper, we propose Data Predicted Wakeup Based Duty Cycle MAC (DPW-MAC) for Wireless Sensor Networks for delay sensitive periodic applications in which timely delivery of data is a major concern with the maintenance of duty cycle.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2006년도 춘계종합학술대회
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• pp.99-103
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• 2006

본 논문에서는 무선 센서망에서 에너지 효율적인 MAC 프로토콜의 효율적인 설계에 대해 살펴보고 그중 S(Sensor)MAC과 T(Time-out)-MAC에 대해 자세히 고찰한다. S-MAC은 listen/sleep의 주기를 사용한다. 이것은 데이터가 전송될 때 store-and-forward 기법이 필요한 센서 네트워크의 어플리케이션의 충돌을 줄일 수 있다. 그러나 이렇게 고정되어진 duration field를 가진 S-MAC과는 상이하게 T-MAC은 적응적인 duty cycle을 제공한다. 이는 수신되어질 메시지를 잠재적으로 기다려야 하는 idle 상태에서의 에너지 소비를 줄일 수 있다. 본 논문에서는 두 가지 MAC 프로토콜을 OMNeT++ 시뮬레이션 환경에서 실험하여 latency, throughput, 전력 소비의 측면에서 각각 비교함으로써 그 효율성을 증명하였다.