• 한국통신학회논문지
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• 제33권7B호
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• pp.502-509
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• 2008

무선 센서 네트워크에서는 기본적으로 교환이나 충전이 어려운 베터리로 동작하는 센서 노드들로 구성된다. 따라서 센서 노드들의 에너지 소모를 줄이는 것이 무선 센서 네트워크에서는 중요한 과제이다. 이러한 에너지 효율적인 MAC 프로토콜을 구현하기 위해 기존의 IEEE 802.11 Protocol을 기반으로 휴면 기간의 에너지를 효율적으로 관리하는 Sensor MAC(이하 S-MAC) Protocol이 제안되었다. 본 논문에서는 에너지 효율적 스케줄링 기반의 기존 S-MAC을 기반으로 네트워크 트래픽에 동적으로 동작하기 위한 동적 S-MAC을 제안하였다. 동적 S-MAC 프로토콜은 네트워크 트래픽 상황에 따라 프레임 주기를 변경함으로써 S-MAC의 에너지 효율을 개선하였다. NS2 시뮬레이션을 통해 동적 S-MAC과 기존 S-MAC의 성능을 평가하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.471-476
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• 2015

본 논문에서는 멀티 홉 무선 센서 네트워크에서 에너지 효율적인 하이브리드(hybrid) MAC 프로토콜을 제안한다. 제안하는 MAC 프로토콜은 경쟁방식(CSMA) 방식과 비경쟁방식(TDMA) 방식을 혼합하여 사용한다. 싱크 노드로부터 멀리 떨어진 센서 노드들은 주로 데이터 측정 임무를 담당하기 때문에 데이터 발생 및 전송 트래픽이 적어 구현이 간단한 경쟁방식을 사용하는 것이 유리하다. 그러나 싱크 노드와 가까운 노드들은 데이터 측정 뿐 만 아니라 relay 노드로 동작하기 때문에 많은 데이터를 전송할 필요가 있으므로 경쟁방식을 사용하면 데이터 패킷의 충돌 및 전송지연이 증가하게 된다. 본 논문에서는 싱크 노드와 1홉 거리의 센서 노드들은 마치 비경쟁방식처럼 슬롯을 할당하여 데이터 패킷을 전송하는 메커니즘을 제안한다. 제안하는 메커니즘은 에너지 및 지연에 효율적인 장점을 가진다. 제안된 MAC 프로토콜은 유사한 다른 프로토콜에 비해 데이터 패킷 전송 지연에서 더 좋은 성능을 보였다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제6권4호
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• pp.501-510
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• 2010

Wireless sensor networks consist of sensor nodes which are expected to be battery-powered and are hard to replace or recharge. Thus, reducing the energy consumption of sensor nodes is an important design consideration in wireless sensor networks. For the implementation of an energy-efficient MAC protocol, a Sensor-MAC based on the IEEE 802.11 protocol, which has energy efficient scheduling, has been proposed. In this paper, we propose a Dynamic S-MAC that adapts dynamically to the network-traffic state. The dynamic S-MAC protocol improves the energy consumption of the S-MAC by changing the frame length according to the network-traffic state. Using an NS-2 Simulator, we compare the performance of the Dynamic S-MAC with that of the S-MAC protocol.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.81-88
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• 2008

센서 네트워크에서 에너지 효율적인 MAC 프로토콜에 대한 연구가 중요하다. 본 논문에서는 센서 네트워크의 에너지 효율을 향상시키기 위한 ELM-MAC(Energy efficient Link Management MAC) 프로토콜을 제안한다. 제안하는 ELM-MAC 프로토콜은 주변 노드와의 최적화된 전송 전력 수준을 연산하고 전송 시 해당 노드와의 최적화된 전송 전력 수준으로 전송하는 방법을 통하여 센서 네트워크의 에너지 효율을 향상시킨다. ELM-MAC 프로토콜은 환경의 변화에 적응하는 방법을 이용하여 링크품질을 보장하는 메커니즘을 포함한다. 본 논문에서는 제안한ELM-MAC 프로토콜을 구현하고 성능을 평가한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.177-182
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• 2014

본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 에너지 효율적인 싱크노드 기반의 MAC 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안되는 싱크 노드 기반 MAC 프로토콜(Sink node-Based MAC: SB-MAC)은 송신자 노드의 에너지 소모를 줄이고 전송 지연을 감소시키기 위해 RB (rapid beacon) 프레임이 사용된다. RB 프레임은 IEEE 802.15.4의 비콘 프레임의 수정된 형태이다. RB 프레임에 포함된 전송 노드의 데이터 길이 정보를 이용하여, 데이터 전송에 참여하지 않는 다른 노드들이 오랫동안 sleep 모드에 머물게 함으로써 에너지 소모를 줄일 수 있다. 이를 통하여 기존의 X-MAC 및 RI-MAC 프로토콜들에 비해 데이터 전송 지연 및 에너지 소모 면에서 더 좋은 성능을 가진다. SB-MAC 프로토콜은 하나의 싱크노드와 다수의 송신 노드들로 구성되어 있는 네트워크 환경에 에너지 효율적인 프로토콜이다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.1460-1465
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• 2016

In this paper, we propose an energy efficient and multimedia traffic friendly MAC protocol (EEMF-MAC) that controls sender's wakeup period based on the data packet's transmission urgency and the receiver's wakeup periods based on the received data packet traffic loads. The protocol is useful for applications such as object tracking, real time data gathering, in which priority-based packet transmission is required. The basic idea of EEMF-MAC is that it uses the priority concept with transmission urgency of sender's data packet to reduce the transmission delay of the urgent data and it also uses duty cycling technique in order to achieve energy efficiency. EEMF-MAC showed a better performance in energy efficiency and packet transmission delay compared to existing protocols, RI-MAC and EE-RI-MAC.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권5호
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• pp.1604-1617
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• 2014

This paper proposes RIX-MAC (Receiver-Initiated X-MAC), a new energy-efficient MAC protocol based on an asynchronous duty cycling. RIX-MAC improves energy efficiency through utilizing short preambles and adopting the receiver-initiated approach, where RIX-MAC minimizes sender nodes' energy consumption by enabling transmitters to predict receiver nodes' wake-up times. It also reduces receiver nodes' energy consumption by decreasing the number of control frames. We use the network simulator to evaluate RIX-MAC's performance. Compared to the prior asynchronous duty cycling approaches of X-MAC and PW-MAC, the proposed protocol shows a remarkable improvement in energy-efficiency and end-to-end delay.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제37권1호
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• pp.42-49
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• 2010

무선 센서 네트워크에서의 센서 노드는 일반적으로 교체 불가능한 배터리를 전원으로 사용하기 때문에 에너지 효율적인 통신 프로토콜 개발이 가장 중요한 이슈이다. 무선 센서네트워크에서 에너지 효율적인 MAC 프로토콜은 무선 매체의 공유 방식에 따라 주로 경쟁 기반 흑은 스케줄 기반으로 나눌 수 있다. 하지만 경쟁 기반 프로토콜과 스케줄 기반 프로토콜은 상반된 특징을 갖기 때문에 두 가지 프로토콜을 혼합해서 사용할 경우 보다 좋은 성능을 발휘할 수 있다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크 환경에서 센서 노드의 에너지 소모를 줄이고 네트워크의 수명을 최대화하기 위해 Tiered-MAC을 제안한다. Tiered-MAC은 싱크 노드와 센서 노드로 구성되는 계층적 센서 네트워크 구조에서 싱크 노드의 최대 전송 영역은 스케줄 기반의 TDMA를 사용하고, 이외의 영역은 경쟁 기반의 CSMA를 사용함으로써 많은 데이터 트래픽이 집중하여 혼잡상황이 잦은 싱크 노드 주변의 송수신을 관리하여 불필요한 에너지 소비를 줄이도록 설계하였다. NS-2 시뮬레이터를 이용한 실험을 통하여 제안하는 기법이 에너지 효율적으로 동작하는 것을 확인하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.254-260
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• 2017

Data packets from sensor nodes scattered over measuring fields are generally forwarding to the sink node, which may be connected to the wired networks, in a wireless sensor network. So many data packets are gathered near the sink node, resulting in significant data packet collisions and severe transmission latency. In an event detection application such as object tracking and military, bursty data is generated when an event occurs. So many data packet should be transmitted in a limited time to the sink node. In this paper, we present a delay efficient and bursty traffic friendly MAC protocol called DEBF-MAC protocol for wireless sensor networks. The DEBF-MAC uses a slot-reserved mechanism and sleep period control method to send multiple data packets efficiently in an operational cycle time. Our simulation results show that DEBF-MAC outperforms DW-MAC and SR-MAC in terms of energy consumption and transmission delay.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권9호
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• pp.2302-2322
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• 2012

Wireless Body Area Networks (WBANs) are introduced as an enabling technology in tele-health for patient monitoring. Designing an efficient Medium Access Control (MAC) protocol is the main challenge in WBANs because of their various applications and strict requirements such as low level of energy consumption, low transmission delay, the wide range of data rates and prioritizing emergency data. In this paper, we propose a new MAC protocol to provide different requirements of WBANs targeted for medical applications. The proposed MAC provides an efficient emergency response mechanism by considering the correlation between medical signals. It also reduces the power consumption of nodes by minimizing contention access, reducing the probability of the collision and using an efficient synchronization algorithm. In addition, the proposed MAC protocol increases the data rate of the nodes by allocating the resources according to the condition of the network. Analytical and simulation results show that the proposed MAC protocol outperforms IEEE 802.15.4 MAC protocol in terms of power consumption level as well as the average response delay. Also, the comparison results of the proposed MAC with IEEE 802.15.6 MAC protocol show a tradeoff between average response delay and medical data rate.