• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.53-54
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• 2006

In this paper, we analytically evaluate packet delay and energy consumption of S-MAC protocol with a modified Markov chain model. Although some models, based on IEEE 802.11 MAC protocol, to analyze the S-MAC protocol in wireless sensor network (WSN) have been proposed, they fail to consider the differences in architecture between the S-MAC and the 802.11 MAC. Therefore, by reflecting the significant features in the S-MAC function, we model the operation of S-MAC protocol, and derive its packet delay and energy consumption in single-hop WSN. Numerical results show the delay and the dissipated energy at various duty cycle values according to offered load, where a practical mote is used.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.326-332
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• 2020

본 논문은 듀티사이클 기반의 무선센서네트워크에서 에너지 효율성을 높이고 시간 지연을 줄일 수 있는 경로설정을 위해 새로운 라우팅 메트릭을 고안하고 이를 활용한 라우팅 프로토콜을 제안한다. 듀티사이클을 고려한 새로운 라우팅 메트릭인 EDW 메트릭을 사용함으로써 에너지 효율적이며 저지연의 경로를 설정할 수 있다. 본 논문에서는 새로운 라우팅 메트릭을 적용하는 크로스레이어 기반의 다중경로 라우팅 프로토콜을 제안하고 실험을 통해 낮은 전송 지연시간과 적은 에너지소비를 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제14권1호
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• pp.40-50
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• 2012

The Berkeley-medium access control (B-MAC) is a lightweight, configurable and asynchronous duty cycle medium access control (MAC) protocol in wireless sensor networks. This article presents an analytic modelling of single-hop B-MAC protocol under a Poisson traffic assumption.Our model considers important B-MAC parameters such as the sleep cycle, the two stage backoff mechanism, and the extended preamble. The service delay of an arriving packet and the energy consumption are calculated by an iterative method. The simulation results verify that the proposed analytic model can accurately estimate the performance of single-hop B-MAC with different operating environments.

• 전자공학회논문지CI
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• 제44권2호
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• pp.25-30
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• 2007

무선 센서 네트워크에서는 기본적으로 교환이나 충전이 어려운 배터리로 동작하는 센서 노드들로 구성된다. 따라서 센서 노드들의 에너지 소모를 줄이는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 근거리 무선 통신 기술인 지그비에 높은 에너지 효율을 갖도록 개선된 S-MAC 프로토콜을 이용하여 센서 네트워크 시스템을 구현하였다. S-MAC 프로토콜에서 활성 구간에서의 duty cycle을 줄임으로써 전력 소모를 줄이는 방법을 사용하여서 노드의 전력을 줄였다. 실험결과 제안된 알고리즘을 사용하면 S-MAC 프로토콜보다 약 $25\sim30%$정도의 에너지 소모를 줄이는 것으로 나타났다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권4호
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• pp.1076-1089
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• 2012

Home automation networks are good environments for merging sensor networks and consumer electronics technologies. It is very important to reduce the energy consumption of each sensor node because sensor nodes operate with limited power based on a battery that cannot be easily replaced. One of the primary mechanisms for achieving low energy operation in energy-constrained wireless sensor networks is the duty-cycle operation, but this operation has several problems. For example, unnecessary energy consumption occurs during synchronization between transmission schedules and sleep schedules. In addition, a low duty-cycle usually causes more performance degradation, if the network becomes congested. Therefore, an appropriate control scheme is required to solve these problems. In this paper, we propose UDC (Unsynchronized Duty-cycle Control), which prevents energy waste caused by unnecessary preamble transmission and avoids congestion using duty-cycle adjustment. In addition, the scheme adjusts the starting point of the duty-cycle in order to reduce sleep delay. Our simulation results show that UDC improves the reliability and energy efficiency while reducing the end-to-end delay of the unsynchronized duty-cycled MAC (Media Access Control) protocol in sensor-based home automation networks.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권1호
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• pp.123-140
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• 2011

In this paper, we propose an Energy Efficient Media Access Control (EE-MAC) protocol for wireless sensor networks. The proposed scheme is designed to save power consumption and guarantee quality-of-service for real-time traffic. EE-MAC uses the superframe structure which is bounded by the transmission of a beacon frame and can have an active and an inactive portion. The active period is divided into the contention free period (CFP) for real-time traffic transmission and the contention access period (CAP) for non-real-time traffic transmission. We propose the exclusively allocated backoff scheme which assigns a unique backoff time value to each real-time node based on bandwidth allocation and admission control. This scheme can avoid collision between real-time nodes by controlling distributed fashion and take effect a statistical time division multiple access. We also propose the algorithm to change the duty cycle adaptively according to channel utilization of media depending on network traffic load. This algorithm can prolong network lifetime by reducing the amount of energy wasted on idle listening.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 춘계종합학술대회 A
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• pp.513-516
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• 2008

USN의 장점이 크게 부각되고 이에 대한 연구 개발이 활성화됨에 따라, 가까운 미래에는 하나의 USN을 통해 다양한 응용 서비스가 제공될 것으로 예상된다. 따라서 다수의 응용은 주기적 데이터 리포팅, 연속적인 정보 모니터링, 이벤트 드리븐 데이터, 쿼리 기반 데이터 등 데이터 패턴을 요구하게 되므로 각 응용에 맞는 QoS를 보장해 줄 수 있는 매커니즘을 필요하다. 본 논문에서는 USN에서 각 응용에 적합한 QoS를 제공하기 위해 S-MAC를 기반으로 listen과 sleep시간을 동적으로 변경시키는 방법을 제안한다. 제안된 알고리즘은 QoS에 적합하게 동작함으로써 불필요한 에너지의 소비를 최소화하고, 전체 네트워크 수명을 향상 시킬 것으로 기대한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.71-78
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• 2008

USN이 적용되는 분야가 확장되고, 연구가 활발히 이루어짐에 따라, 다수개의 USN이 상호 혼재하는 단계를 거쳐, 하나의 USN을 통해 다수의 응용서비스가 제공되는 단계로 진화될 것으로 전망된다. 따라서 하나의 USN에서 전달하는 데이터 패턴은 드문 데이터 리포팅, 연속적인 정보 모니터링, 이벤트 드리븐 데이터, 쿼리를 기반으로 하는 데이터 등의 여러 패턴이 혼재하게 될 것이다. 이러한 데이터 패턴들은 각 각이 요구하는 지연, 에러 비율, 전송률 등의 QoS 특성이 다르게 된다. 따라서 본 논문에서는 이런 환경에서 적합한 QoS를 보장해 줄 수 있는 MAC 프로토콜을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 여러 응용에 맞춰 서비스를 제공하기 때문에 불필요한 에너지의 소비를 줄일 수 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.187-192
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• 2017

무선 센서 네트워크에서 전송 지연 및 에너지 소모의 문제들을 해결하는 것이 전체 네트워크의 수명을 연장하고 효율적인 데이터 패킷 전송을 위해 해결해야할 문제들이다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 다양한 MAC 프로토콜들이 제안되었다. 본 논문에서 제한하는 방식은 센서 노드의 잔여 에너지에 기반하여 노드의 wake-up 주기를 조절함으로 불필요한 idle listening을 줄여 에너지 소모를 줄인다. 제안된 제어 메커니즘은 수신자 기반의 MAC 프로토콜 중의 하나인 RI-MAC 프로토콜의 단점을 보안하여 수정하였다. 제안된 제어 메커니즘에서 수신 노드는 주기적으로 wake up하고 노드 자신의 에너지 상태에 따라서 비콘 신호를 전송한다. 뿐 만 아니라 수신 노드는 데이터 트래픽에 따라서 wake up 주기를 조절한다. 성능분석을 통하여 제안한 MAC 프로토콜이 RI-MAC 프로토콜에 비해 에너지 소모에 대하여 더 효율적임을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.890-893
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• 2010

무선 센서 네트워크에서 각 노드들은 일반적으로 자체 충전이 어려운 배터리를 전원으로 사용하고 배터리 방전시의 교체도 어렵기 때문에 제한된 에너지원 내에서의 각 노드들의 수명 연장을 위한 연구는 중요한 이슈가 되어 왔다. 그래서 각 노드들의 에너지 소비량을 최소한으로 하는 많은 방법들이 제안되었으며 특히 에너지 효율적인 MAC 프로토콜에 관한 연구가 활발히 진행되었다. 그 중 경쟁 기반 MAC 프로토콜인 T-MAC은 S-MAC의 고정된 듀티 사이클에 적응성을 추가한 프로토콜로서 각 노드가 활성 모드에서 수면 모드로 진입하기 전 고정된 timeout을 주게 된다. 이 고정된 timeout 내에서 송수신되는 데이터가 없으면 각 노드들은 수면 모드로 진입하게 되는데 timeout은 항상 고정되어 있기 때문에 송수신 되는 데이터가 없을 때에는 불필요한 에너지 소비를 발생시킨다. 본 논문에서는 확률적으로 timeout을 분석하고 확률에 따른 timeout을 제공하여 timeout 동안의 불필요한 에너지 소모를 줄임으로서 에너지의 효율을 높일 수 있는 적응형 timeout 기반 MAC 프로토콜을 제안한다.