• Journal of Communications and Networks
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• 제18권5호
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• pp.796-805
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• 2016

In many wireless sensor network (WSN) applications, the information transmitted by an individual entity or node is of limited use without the knowledge of its location. Research in node localization is mostly geared towards multi-hop range-free localization algorithms to achieve accuracy by minimizing localization errors between the node's actual and estimated position. The existing localization algorithms are focused on improving localization accuracy without considering efficiency in terms of energy costs and algorithm convergence time. In this work, we show that our proposed localization scheme, called DV-maxHop, can achieve good accuracy and efficiency. We formulate the multi-objective optimization functions to minimize localization errors as well as the number of transmission during localization phase. We evaluate the performance of our scheme using extensive simulation on several anisotropic and isotropic topologies. Our scheme can achieve dual objective of accuracy and efficiency for various scenarios. Furthermore, the recently proposed algorithms require random uniform distribution of anchors. We also utilized our proposed scheme to compare and study some practical anchor distribution schemes.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권11호
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• pp.4367-4386
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• 2015

The concept of Internet of Things (IoT) has shed new light on WSN technologies. MAC protocol issues improving the network performance are important in WSNs because of the increase in demand for various applications to secure spectrum resources. Cognitive radio (CR) technology is regarded as a solution to the problems in this future wireless network. In recent years, energy efficiency has become an issue in CR networks. However, few relevant studies have been conducted. In this paper, an energy-efficient non-overlapping channel MAC (ENC-MAC) for CR-enabled sensor networks (CRSNs) is proposed. Applying the dedicated control channel approach, ENC-MAC allows the SUs to utilize channels in a non-overlapping manner, and thus spectrum efficiency is improved. Moreover, the cooperative spectrum sensing that allows an SU to use only two minislots in the sensing phase is addressed to en-hance energy efficiency. In addition, an analytical model for evaluating the performance, such as saturation throughput, average packet delay, and network lifetime, is developed. It is shown in our results that ENC-MAC remarkably outperforms existing MAC protocols.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권4호
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• pp.2002-2019
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• 2017

RPL routing protocol for low-power and lossy networks is an Internet Engineering Task Force (IETF) recommended IPv6 based protocol for routing over Low power Lossy Networks (LLNs). RPL is proposed for networks with characteristics like small packet size, low bandwidth, low data rate, lossy wireless links and low power. RPL is a proactive routing protocol that creates a Directed Acyclic Graph (DAG) of the network topology. RPL is increasingly used for Internet of Things (IoT) which comprises of heterogeneous networks and applications. RPL proposes a single path routing strategy. The forwarding technique of RPL does not support multiple paths between source and destination. Multipath routing is an important strategy used in both sensor and ad-hoc network for performance enhancement. Multipath routing is also used to achieve multi-fold objectives including higher reliability, increase in throughput, fault tolerance, congestion mitigation and hole avoidance. In this paper, M-RPL (Multi-path extension of RPL) is proposed, which aims to provide temporary multiple paths during congestion over a single routing path. Congestion is primarily detected using buffer size and packet delivery ratio at forwarding nodes. Congestion is mitigated by creating partially disjoint multiple paths and by avoiding forwarding of packets through the congested node. Detailed simulation analysis of M-RPL against RPL in both grid and random topologies shows that M-RPL successfully mitigates congestion and it enhances overall network throughput.

• 정보과학회 논문지
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• 제44권2호
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• pp.213-222
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• 2017

최근 IoT 기술의 확산으로 인해 산업 무선 센서 네트워크 분야에서도 IoT 기술이 적용되고 있다. 특히 스마트 팩토리는 유연한 공정 변화 및 맞춤형 제조를 위해 제조 설비에 무선 통신 및 네트워크 기술을 적용하는 것으로 무선 노드의 이동과 빈번한 네트워크 변동에도 적응적으로 네트워킹을 지원하는 것이 중요하다. 대표적인 산업 무선 센서 네트워크 기술인 IEEE 802.15.4e는 TSCH와 DSME의 2가지 MAC 모드를 사용하고 있으며, 그 중 DSME는 네트워크 변동에 강한 저 지연 실시간 전송을 위한 기능을 제공하고 있다. 본 논문에서는 DSME에 기반한 분산 스케줄링 기법을 제안한 것으로 이동성이 높은 산업 무선 센서 네트워크에서 트래픽에 적응적으로 통신 슬롯을 할당하여 산업 무선 센서 네트워크의 시의성과 전송 신뢰성을 확보하고 있다. 제안 알고리즘은 Coordinator 노드의 Local queue의 길이와 Global queue의 길이를 비교하며, Slot stealing 기법에 기반한 Traffic-aware 분산 스케줄링을 수행한다. Slot stealing 기법을 통해 개별 통신 노드의 전송 기회를 효율적으로 보장하면서, Slot stealing을 통해 야기되는 충돌로 인한 성능 저하 및 재전송 문제를 극복하기 위해 GroupACK 기법 적용 및 CAP 구간에 재전송 예약 슬롯을 할당하였다. 이 논문에서는 제안 알고리즘을 TSCH, DSME, legacy IEEE 802.15.4 slotted CSMA/CA와 비교하였고, 다양한 이동성 실험에서 성능 우위를 확인하였다. 실험을 통해 30개 이상의 노드로 구성된 토폴로지에서는 전송 대역폭이 15% 이상 개선됨을 확인하였다. 또한, slotted CSMA/CA에 비해서는 약 40%, TSCH 및 DSME 표준기법에 비해서는 제안 알고리즘을 탑재한 DSME가 15%의 전력 소모 절감이 나타나는 것을 실험적으로 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제29권1호
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• pp.29-43
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• 2019

최근, IoT 무선 디바이스 등의 증가로 WSN(Wireless Sensor Network) 환경에서 네트워크 트래픽이 증가하면서 네트워크 자원을 안전하고 효율적으로 관리하는 SDN(Software-Defined Networking)을 WSN에 적용한 SDWSN(Software-Defined Wireless Sensor Networking)과 그에 대한 보안 기술에 대한 관심도가 증가하고 있다. 본 논문에서는 SDWSN 환경에서 PUF(Physical Unclonable Function) 기반 그룹 키 분배 방법을 안전하고 효율적으로 설계하는 방법을 서술한다. 최근에 Huang 등은 그룹 키 분배에 SDN의 장점과 PUF의 물리적 보안 기능을 이용하여 그룹 키 분배 방법을 설계하였다. 하지만, 본 논문에서는 Huang 등의 프로토콜이 보조 제어부 미인증과 불필요한 동기화 정보를 유지하는 취약점이 존재함을 발견하였다. 본 논문에서는 보조 제어부에 인증과정을 안전하게 설계하고, 불필요한 동기화 정보는 삭제하되 카운터 스트링과 랜덤 정보를 추가하여 Huang의 취약점을 개선하였다.

• 정보과학회 논문지
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• 제44권9호
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• pp.966-975
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• 2017

사물인터넷 환경에서는 센서 노드가 사물로 의미가 확장되고 각 사물들은 자신만의 의사결정을 통해 사물간 정보 수집 및 공유가 가능하다. 따라서 노드의 데이터를 싱크노드 또는 중앙 서버로 전송하는 것을 목적으로 하는 WSN 정보 수집 방법을 사물인터넷 환경에 그대로 적용하는 것은 비효율적이다. 또한 기존 WSN 방법은 주변 사물들의 정보를 수집하는 과정에서 모든 사물이 정보 수집에 참여하는 방식으로 구성되어 있기 때문에 전송횟수 증가 등의 다양한 문제가 발생한다. 본 논문에서는 각 사물들 간의 에너지 효율적인 정보 공유를 위한 클러스터링 및 속성 기반 데이터 교환 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 우선 각 사물이 생산할 수 있는 데이터의 속성을 부여하여 클러스터를 구성한다. 데이터 교환시에는 부여된 속성을 이용해 데이터를 생산할 수 있는 사물들과 통신하여 에너지 효율성을 향상시킨다. 성능평가를 위해 TOSSIM을 이용하여 네트워크 수명, 평균 에너지 소비량 등을 측정하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 추계학술대회
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• pp.313-316
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• 2021

사물인터넷 환경에서는 기본적으로 사물에서 발생되는 데이터를 수집하기 위하여 네트워크 구성이 필수적이다. 다양한 통신 방식으로 사물의 데이터를 처리하고 있으며, 주로 블루투스, WiFi와 같은 무선 통신 방식을 주로 사용하지만, 데이터 서버에 다양한 센서 데이터를 전달하기 위해 유선/무선 통신을 혼합해서 사용하는 경우도 있다. 사물의 데이터를 수집하려면, 센서나 엣지 장치에서 발생되는 센서 데이터를 실시간으로 수집하기 위해 통신 모듈이 탑재되어야 한다. 그리고 데이터베이스로 데이터를 전달하기 위하여 소프트웨어 아키텍처가 구성되어야 한다. 센서에서 발생된 데이터를 실시간으로 데이터 베이스에 저장하고 관리할 수 있으며, 산업안전에 필요한 데이터를 추출하여 산업안전서비스 응용에 활용할 수 있다. 본 논문에서는 사물 데이터 수집을 위하여 LoRa 게이트웨이를 활용하여 네트워크 환경을 구성하였으며, LoRa 모듈로부터 전달되는 사물 데이터를 수집하기 위하여 클라이언트/서버 방식의 데이터 수집 모델을 설계하였다. 데이터 수집과 저장 관리에 필요한 자원을 데이터 누수 없이 확보하기 위하여 실시간으로 데이터 수집이 가능해야 하며, 응용서비스로는 산업안전에 필요한 위치데이터 등을 실시간으로 데이터베이스에 저장 관리할 수 있도록 설계하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권3호
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• pp.1144-1158
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• 2016

In this paper, delay-constrained data transmission is considered over error-prone networks. Network coding is deployed for efficient information exchange, and an approximate decoding approach is deployed to overcome potential all-or-nothing problems. Our focus is on determining the cluster size and its impact on approximate decoding performance. Decoding performance is quantified, and we show that performance is determined only by the number of packets. Moreover, the fundamental tradeoff between approximate decoding performance and data transfer rate improvement is analyzed; as the cluster size increases, the data transfer rate improves and decoding performance is degraded. This tradeoff can lead to an optimal cluster size of network coding-based networks that achieves the target decoding performance of applications. A set of experiment results confirms the analysis.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.151-155
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• 2017

무선 기반 네트워크와 인터넷 기술의 급속한 발전과 더불어, 주변의 모든 사물들이 인터넷으로 연결되어지는 초 연결 사회로 발전해 가고 있으며, 최근 사물인터넷에 기반한 스마트 응용 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 사물인터넷은 사람, 사물, 공간, 데이터 등이 유무선 네트워크로 연결되어, 정보의 생성, 수집, 공유 및 활용을 할 수 있는 초 연결망을 구축하는 것으로 여기에 다양한 센서들과 클라우드 기술을 이용하여 실시간 상황정보를 수집 저장하여 스스로 판단하고 결정할 수 있는 지능을 부여하여 서비스화 하는 스마트 응용 개발이 주류를 이루고 있다. 본 연구에서는 이러한 시대적 조류에 맞춰 사물인터넷을 기반으로 하는 모바일 컴퓨팅 환경에서 센서와 클라우드 등 첨단 ICT 기술을 이용하여 특정 상황정보의 실시간 탐지와 인식을 바탕으로 현재 상황에 맞는 정확한 판단과 결정을 내릴 수 있는 지능을 기반으로 실시간 제어와 통제 및 처리를 할 수 있는 스마트 응용을 설계하고자 한다.

• International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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• 제16권4호
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• pp.254-261
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• 2016

The present research paper is devoted to solving an urgent problem, i.e., the energy saving and energy efficiency of buildings. A rapid settlement method and experimental control of the energy conservation based on the specific characteristics of the thermal energy consumption for the heating and ventilation of the buildings, and as well as the rapid development of wireless sensor networks, can be used in a variety of monitoring parameters in our daily lives. Today's world has become quite advanced with smart appliances and devices such as laptops, tablets, TVs, and smartphones with various functions, and their use has increased significantly in our day-to-day lives. In this case, the most important role is played by a wireless sensor network with its development and use in heterogeneous areas and in several different contexts. The fields of home automation, process management, and health management systems make extensive use of wireless sensor networks. In this paper, we explore the main factors of the microclimate in an indoor environment. We control the temperature humidity, and other factors remotely using sensors and Internet-of-Things technologies.