• Journal of Communications and Networks
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• 제13권2호
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• pp.132-141
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• 2011

IEEE 802.15.4 networks are a feasible platform candidate for connecting all health-care-related equipment dispersed across a hospital room to collect critical time-sensitive data about patient health state, such as the heart rate and blood pressure. To meet the quality of service requirements of health-care systems, this paper proposes a multi-priority queue system that differentiates between various types of frames. The effect of the proposed system on the average delay and throughput is explored herein. By employing different contention window parameters, as in IEEE 802.11e, this multi-queue system prioritizes frames on the basis of priority classes. Performance under both saturated and unsaturated traffic conditions was evaluated using a novel analytical model that comprehensively integrates two legacy models for 802.15.4 and 802.11e. To improve the accuracy, our model also accommodates the transmission retries and deferment algorithms that significantly affect the performance of IEEE 802.15.4. The multi-queue scheme is predicted to separate the average delay and throughput of two different classes by up to 48.4% and 46%, respectively, without wasting bandwidth. These outcomes imply that the multi-queue system should be employed in health-care systems for prompt allocation of synchronous channels and faster delivery of urgent information. The simulation results validate these model's predictions with a maximum deviation of 7.6%.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제2권1호
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• pp.43-52
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• 2007

IEEE 802.15.4 specification which defines low-rate wireless personal area network(LR-WPAN) has application to home or building automation, remote control and sensing, intelligent management, environmental monitoring, and so on. Recently, it has been considered as an alternative technology to provide multimedia services such as automation via voice recognition, wireless headset and wireless camera for surveillance. In order to evaluate capability of voice traffic on the IEEE 802.15.4 LR-WPAN, we supposed two scenarios, voice traffic only and coexistence of voice and sensing traffic. For both cases we examined delay and packet loss rate in case of with and without acknowledgement, and various beacon period varying with beacon and superframe order values. In LR-WPAN with voice devices only, total 5 voice devices could be applicable and in the other case, i.e., coexisted cases of voice and sensor devices, a voice device was able to coexist with about 60 sensor devices.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권1A호
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• pp.75-82
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• 2007

이 논문은 IEEE 802.15.4기반 센서 네트워크에서 파워 소모를 줄이는 방법을 고려하였다. 파워 소모를 줄이기 위해 함께 동작되는 센서들의 sampling time에 바탕을 두어 비콘 구간을 조절하는 적응적 비콘 구간 제어방법과 실제 전송될 데이터 량에 따라 적응적으로 슈퍼프레임 구간을 조절하는 적응적 슈퍼프레임 구간 제어 방법을 제안한다. 또한 위 두 가지 방법의 통합 방법인 적응적 통합 제어 방법을 제안한다. 이 논문에서 제안한 파워 절감 방식의 유효성을 보이기 위해 ns-2 시뮬레이터를 통해 모의실험 하였다.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국퍼지및지능시스템학회 2006년도 추계학술대회 학술발표 논문집 제16권 제2호
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• pp.289-292
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• 2006

In this paper, a wireless control network based on IEEE 802.15.4 MAC protocol is proposed. The superframe of IEEE 802.15.4 is applied to the proposed wireless control network. The transmission and bandwidth management method are proposed for efficient transmission in the superframe. By these methods, the proposed wireless control network protocol is able to transmit three types of data (periodic data, sporadic data, and non real-time message), and guarantee real-time transmission within deadline.

• 전자공학회논문지CI
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• 제49권3호
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• pp.62-73
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• 2012

저속, 저전력, 저가의 특징을 갖는 IEEE 802.15.4 standard는 무선 센서 네트워크 환경에서 효율적이다. IEEE 802.15.4 표준에서 사용하는 다양한 토폴로지 중에서도 많은 노드들이 참여하는 클러스터-트리 토폴로지는 싱크 노드 주변에 트래픽이 집중되어 전송 지연과 에너지 소모 증가 및 데이터 손실을 초래하게 된다. 본 논문에서는 효율적인 데이터 전송을 위해 패킷간의 충돌을 최소화하고 제한된 에너지를 효율적으로 사용하기 위해 액티브 구간을 동적으로 할당하는 MRS-DCA알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 IEEE 802.15.4 standard의 액티브구간에 RP(Reservation Period)를 할당하여 사용한다. 또한, EWMA를 이용한 할당 알고리즘으로 트래픽을 예측하고 이것을 기반으로 RP와 CAP를 동적으로 할당함으로써 안정적인 데이터 전송을 보장한다. 제안하는 MRS-DCA알고리즘의 성능 비교를 위하여 IEEE 802.15.4, DCA scheme과 비교한 결과, 액티브 구간의 단축으로 전력 소모가 적어지고 충돌 회피율의 상승으로 높은 전송률을 보이는 것을 확인하였다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제15C권5호
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• pp.419-428
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• 2008

IEEE 802.15.4에서는 실시간 전송을 위해 GTS 요청 패킷을 조정자에게 전송하여 전송 시간을 미리 예약한다. 본 논문에서는 GTS 예약 지연 시간을 감소하기 위해 802.11e와 같이 일반 데이터와 GTS 요청 패킷의 전송 우위를 차별화하기 위해 두 개의 전송 큐를 사용하는 GTS-FAT 방안을 소개한다. 즉 기존 방식은 이 두 종류의 패킷을 하나의 경쟁 윈도우에 의해 전송하였으나, GTS-FAT 방안은 두 종류의 패킷을 서로 다른 큐에 저장하고 서로 다른 경쟁 윈도우에 의해 전송한다. 또한 본 논문에서는 GTS-FAT의 서비스 지연시간을 분석하기 위해 기존의 802.15.4의 모델과 802.11e의 성능 모델을 결합한 수학적 모델을 제안한다. 제안된 모델의 수치 분석에 의하면 GTS-FAT 방안은 일반 데이터가 GTS 요청 패킷보다 4배 정도 많은 경우에 데이터 전송지연은 6.1%정도 증가하였으나 예약 요청 지연시간을 최대 50%까지 줄였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.1267-1270
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• 2009

IEEE 802.15.4 프로토콜은 구현이 용이하여 다양한 응용 네트워크에서 사용되고 있다. 하지만 대용량 데이터 전송시 백오프(back-off), CCA(Clear Channel Assesment), IFS(Inter Frame Space), ACK 시간 등이 MAC 계층에서 오버헤드로 작용하여 네트워크 성능 저하의 요인이 된다. 본 논문에서는 IEEE 802.11e 프로토콜에서 사용되고 있는 블록(block) ACK 기법을 분석하고 이를 802.15.4 네트워크에 적용할 것을 제안하였다. 시뮬레이션을 통한 성능 분석을 실시하고 제안한 기법이 802.15.4에서도 네트워크 처리량을 크게 향상 시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.267-270
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• 2014

최근 스마트 디바이스 연구가 진행되면서 MICOM과 같은 경량 디바이스에서도 정보보호 기능을 제공해야 한다는 요구가 늘어가고 있다. Zigbee의 경우 IEEE 802.15.4 표준에 정의된 $AES-CCM^*$를 적용함으로서 정보보호 기능을 제공하고 있다. 하지만 국내에서는 정보보호법에 의해 KCMVP(국내 암호모듈 평가인증제도)를 받은 제품만이 공공기관 및 관공서에서 사용될 수 있다. 따라서 본 논문은 IEEE 802.15.4 표준에 정의된 예약영역(Reserved)에 KCMVP용 ARIA-CCM, ARIA-GCM이 활용될 수 있는 방안을 제시한다. 또한 MICOM 환경에서 IEEE 802.15.4 표준에 적용된 ARIA-CCM, ARIA-GCM 성능분석을 위해 $AES-CCM^*$와 속도비교 결과를 제시한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.1877-1882
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• 2013

스마트 유틸리티 네트워크(SUN)용 무선전송 기술은 에너지 절약 지능형 그린 홈 네트워크 개발의 핵심 요소 기술일 뿐 아니라, 향후 ZigBee 기술을 대체하여 다양한 분야에 활용될 차세대 WPAN 기술이다. SUN 무선 전송 기술은 IEEE 802.15.4g SUN PHY-Layer 표준으로 지하나 반 지하 또는 복잡한 건물 주변과 같은 열악한 전파환경에서도 높은 링크 이득과 안정적인 전송속도의 제공이 가능한 비 면허 무선 전송기술이다. 본 논문은 IEEE 802.15.4g SUN 표준을 만족시키는 RF 송수신기 칩 개발을 위해, RF 송수신기에 대한 시스템 단위 모의실험 환경을 구축하고, 시스템 설계에 필요한 설계 방법, 요구 사양 도출 및 시스템 예상 성능에 대한 내용이다. 또한 상기 시스템 단위 모의실험 결과를 바탕으로 실제 제작한 RF 송수신기 칩의 성능은 IEEE 802.15.4g SUN PHY-Layer 표준의 요구 사양 보다 우수하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.1789-1798
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• 2012

IEEE 802.15.4a 표준은 정확한 위치추정 서비스를 지원하기 위하여 time-of-arrival (TOA) 기반의 거리측정 기술을 제공한다. 특히, non-line-of-sight (NLOS) 상황은 TOA 기반의 위치인식에서 중요한 문제이고, IEEE 802.15.4a 네트워크의 성능에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. 본 논문에서는 에너지 효율적인 낮은 복잡도의 위치추정 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 TOA 거리측정을 위해 순차적인 acknowledgment (ACK) 패킷을 이용하고 위치추정지역을 제한 할 수 있는 작은 사각 영역을 설정함으로써 위치를 추정한다. 패킷 교환으로 인한 메시지 오버헤드는 순차적 ACK 패킷을 이용하여 감소될 수 있다. 사각 영역 설정을 통하여 NLOS 환경에 있는 거리측정 값을 제거하고, 위치 추정의 영역을 제한함으로써 추정하는 연산 시간과 에너지를 줄일 수 있다. 시뮬레이션을 통해 에너지 소모와 추정 위치의 정확도 측면에서 제안한 알고리즘이 기존의 알고리즘 보다 좋은 성능을 보이는 것을 확인 하였다.