Ad-hoc 망은 기반의 하부 구조 계층의 도움 없이 이동 노드와 클러스터(Cluster)들만으로 구성된 유연한 무선 통신망이다. 본 논문에서는 이동 노드의 다양한 상황 정보를 분석하여 효율적인 온톨로지(Ontology) 기반의 상황인식(Context-Aware) 기술을 적용한 네트워크의 변화에 대한 예측이 가능한 추론망을 연구 제안한다. 제안된 구조에서는 각 노드간의 거리 정보등 상황정보를 이용한 분석으로부터 망을 형성하기 위한 초기단계와 노드의 상태값을 비교하여 노드의 경로를 예측 유지 및 분석하는 단계로 구성된다. 제안하고자 하는 RODMRP(Resilient Ontology-based Dynamic Multicast Routing Protocol)의 추론망 구조는 이동 노드간의 변화된 환경에서 복원력이 뛰어난 트리 구조의 효율적인 packet를 제공한다.
With the increasing demands for mobile wireless sensor networks in recent years, designing an energy-efficient clustering and routing protocol has become very important. This paper provides an analytical model to evaluate the power consumption of a mobile sensor node. Based on this, a clustering algorithm is designed to optimize the energy efficiency during cluster head formation. A genetic algorithm technique is employed to find the near-optimal threshold for residual energy below which a node has to give up its role of being the cluster head. This clustering algorithm along with a hybrid routing concept is applied as the near-optimal energy-efficient routing technique to increase the overall efficiency of the network. Compared to the mobile low energy adaptive clustering hierarchy protocol, the simulation studies reveal that the energy-efficient routing technique produces a longer network lifetime and achieves better energy efficiency.
다수의 다양한 구성원들로 구성된 멀티캐스트 그룹은 매우 변동적이며, 이로 인하여 구성원들이 매 세션마다 빈번히 추가되거나 삭제된다. 따라서 새로운 세션을 시작하기 위해서는 세션키가 효율적으로 갱신되고 분배되어야 한다. 본 논문에서는 일방향 함수(one-way function)와 XOR 연산자를 이용해서 효율적이면서도 안전하게 그룹키를 갱신하고 분배할 수 있는 그룹키 관리 프로토콜 ELKH(Efficient Logical Key Hierarchy)를 소개한다. LKH에 기반한 문헌의 키 관리 프로토콜들에서는 안전하지 않은 멀티캐스트 채널을 통해 정당한 구성원들에게 키 갱신 메시지를 전달해야 하는 경우에 특정 암호 알고리즘을 필요로 한다. 하지만 본 논문에서 제시하는 프로토콜은 특정 암호 알고리즘 대신에 일방향 함수를 이용하여 메시지를 은닉하는 새로운 접근방법이다. 본 논문의 주된 결과는 ELKH가 $EHBT^{[12]}$와 비교해, 키 갱신 메시지의 크기가 증가되지 않으면서 키 갱신 속도가 더 빠르다는 것이다. 그리고 주어진 일방향 함수의 안전성에 기반해서 ELKH 프로토콜이 forward secrecy와 backward secrecy를 만족한다는 것을 증명한다.
대형 무선 센서 네트워크(WSNs)는 일반적으로 수백에서 수천 개의 센서 노드들로 구성되어 있다. 이러한 대형 WSNs에서는 네트워크의 수명연장을 위해서 비용 및 에너지를 고려한 에너지 효율성뿐만 아니라 네트워크의 유지 및 관리가 요구된다. 사용자는 효율적인 시스템을 통해서 사용자 수준의 센싱 서비스 품질이 제공받을 수 있어야 한다. 이 네트워크에서 사용자에게 제공되는 결과 데이터의 품질은 이벤트 검출에 관련된 센서들의 개수가 결정적인 역할을 한다. 그러므로 사용자 요구품질에 적합한 QoS를 제공할 수 있는 네트워크 프로토콜은 일부 센서 노드들에서 고장이 발생하더라고 전체 시스템 성능에 영향을 주지 않으면서, 동시에 에너지 소비가 최소화되도록 설계되어야 한다. 본 논문에서 제안된 프로토콜은 LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy) 프로토콜을 기반으로 하며, 지속적인 감시가 요구되는 대형 네트워크에 적합한 역할 기반의 자가 구성 프로토콜을 제안하였다.
무선 센서 네트워크는 인간의 개입 없이 다양한 환경에서 센싱 데이터를 수집하고 분석한다. 센서 네트워크는 초기에 설치된 라우팅 프로토콜들에 따라 네트워크 수명이 변경된다. 게다가, 네트워크가 운영 중에 라우팅 경로를 변경하기 위해 센서들은 많은 에너지를 소모해야 한다. 센서 네트워크를 실제 필드에 구축하기 전에 시뮬레이션을 통해 성능 측정하는 것은 중요하다. 본 논문은 DEVS 커널 모델들을 사용하여 저전력 적응형 클러스터링 계층 프로토콜을 위한 WSN 모델을 제안한다. 제안 모델은 커널 모델인 브로드캐스트 모델과 컨트롤드 모델로 구현된다. 실험 결과, 컨트롤드 기반의 WSN 모델은 데이터 전송 부분에서는 효율적이지만, 컨트롤드 모델에서 특정 모델을 선택하기 위해 CPU 사용량이 높은 것을 확인했다.
무선 센서 네트워크는 다양한 분야에서 활용 되어지고 있다. 무선 센서 네트워크는 보안, 군사감지, 환경관리, 산업제어, 홈 자동화 등 많은 영역에 적용된다. 하지만 네트워크를 구성하는 노드의 제한된 에너지에 한계로 활용범위가 제한되는 문제점이 있다. 본 논문에서는 대표적 라우팅 프로토콜 중 LEACH-C를 기반으로 네트워크의 전송을 개선하여 에너지를 효율적으로 사용하는 LEACH-CCBD(Low Energy Adaptive Clustering hierarchy - Centrailized with Cluster and Basestation Distance) 알고리즘을 제안한다. LEACH-CCBD 알고리즘은 클러스터 구성시 멤버노드들의 클러스터 소속에 대하여 멤버 노드로부터 클러스터의 거리와 클러스터 노드로부터 기지국까지의 거리를 합산한 값을 비교하여 선정 우선순위를 두어 클러스터 헤드를 소속시키는 기법이다. 제안한 LEACH-CCBD는 Matlab 시뮬레이션을 이용하여 각 프로토콜에 대한 성능 결과를 확인하였다. 실험결과 에너지 효율성이 LEACH, LEACH-C 알고리즘보다 우수함을 보였다.
International journal of advanced smart convergence
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제3권2호
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pp.1-5
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2014
Sensor nodes depend on batteries for energy source in Wireless Sensor Networks (WSNs). Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) is a representative cluster-based routing protocol designed to ensure energy use efficiency whereas the virtual cluster exchange routing (VCR) information only with its closest node to build a network. In this paper, a protocol scheme was proposed wherein member nodes are designed to compare the currently sensed data with the previously sensed one and to switch to sleep mode when a match is achieved. The design is to help improve the transmission energy efficiency too.
일반적인 RBAC 모델에 존재하는 역할 간의 계층 관계에 의하여 상위 역할은 하위 역할의 권한을 수행 할 수 있지만 의료기관과 같은 경우 반대의 경우도 일부 필요하나 이 같은 경우가 의료정보시스템에서는 허가 되지 않는다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 동적 역할 할당을 정의 하였으며, 이를 통하여 하위 역할이 일시적으로 상위 역할이 가지는 권한을 수행할 수 있는 방법을 제안하였고, 의료정보시스템에 적용 사례를 보였다.
Ad-hoc망은 기반의 하부 구조 계층의 도움 없이 이동 노드와 클러스터(Cluster)들만으로 구성된 유연한 무선 통신망이다. 위의 연구 기술은 제한된 대역폭과 높은 이동성으로 인해 ad-hoc망에서는 견고하고 간단하면서도 에너지 소비를 최소화해야 한다. 본 논문에서는 이동 노드의 위치 정보를 탐색하여 임의의 클러스터 영역을 지정하여 효율적인 온톨로지(Ontology) 기술의 망을 형성시켜, 네트워크의 변화에 대한 예측을 가능케 하는 추론망을 제안한다. 초기에는 mesh 형태의 망을 구성하고 각 노드간의 거리를 분석하고 노드의 이전 값과 현재의 값을 비교하여 노드의 방향성을 예측한다. 이는 노드의 다양한 상황 정보 수집을 해석하여 추론이 가능한 온톨로지 기반의 상황인식(Context-Awareness)기술을 활용하였다. 제안하고자 하는 RODMRP(Resilient Ontology-based Dynamic Multicast Routing Protocol)의 추론망 구조는 온톨로지 기반에서 하나의 상황인식 형태를 떤 이동 노드에서 복원력이 뛰어난 트리 구조를 제공한다. 제안된 RODMRP는 이동 노드간의 변화된 환경에서의 재연결성 유지 및 과도한 packet의 증가에 따른 traffic 증가와 중복 전송에 따른 패킷내에서의 중복정보의 제거 목적으로 제안되었다.
무선 센서 네트워크의 가장 중요한 요구사항인 효율적인 에너지 사용을 위해 클러스터 구조를 가진 계층 기반 라우팅 프로토콜로 LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)가 제안되었다. LEACH 프로토콜은 수많은 센서 노드들이 임의 개수의 클러스터를 구성하고, 각 클러스터에는 멤버 노드와 클러스터 헤드가 존재한다. 멤버 노드들은 데이터를 감지하여 자신이 소속된 클러스터 헤드에게 전송하고 클러스터 헤드는 멤버 노드에게 전송받은 데이터를 융합하여 Base Station(BS)에게 전송한다. LEACH 프로토콜에서는 클러스터 헤드가 균등하게 분포되는 것을 보장하지 않고, 융합된 데이터를 BS에게 직접 전송하기 때문에 에너지 소모가 크다는 제한사항을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 제한사항을 개선하기 위해, 클러스터 헤드간 체인을 형성해 멀리 떨어진 BS가 아니라 가장 가까운 인접 클러스터 헤드에게 데이터를 전송하고, 최종적으로 BS와 가장 가까운 클러스터 헤드가 데이터를 융합해 전송하는 LECEEP를 제안한다. 시뮬레이션 결과 LECEEP가 LEACH 프로토콜과 비교하여 시간 경과에 따른 전체 네트워크의 에너지 소모 및 생존 노드 수 측면에서 우수함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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