• 한국통신학회논문지
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• 제39C권3호
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• pp.223-233
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• 2014

무선 센서 네트워크에서 브로드캐스트 인증 방법 중 하나인 ${\mu}$TESLA는 안전한 센서 네트워크의 운영을 위해 BS(base station)로부터 센서 노드로 전달하는 브로드캐스트 메시지의 인증을 가능하게 한다. 하지만 UWSN 환경에서 매우 짧은 키 슬롯 값을 갖는 ${\mu}$TESLA를 사용할 경우, 센서 노드들은 공개된 비밀키 검증을 위하여 많은 양의 해시값을 계산하여야 한다. 반대로, 센서 노드의 해시 연산량을 줄이기 위하여 ${\mu}$TESLA의 키 슬롯 길이를 지나치게 길게 잡는다면, BS는 키를 공개하기 위하여 그 지나치게 긴 슬롯 길이만큼의 시간을 기다려야 한다. 이 논문에서는 이러한 점을 개선하기 위하여 가변 길이의 키 슬롯을 갖는 ${\mu}$TESLA에 대하여 제안하였으며, 이를 모의 실험한 결과를 보임으로써, 우리의 기법이 센서 노드의 응답 시간을 향상시키고 센서 노드에서 수행되는 해시 연산의 수를 효과적으로 줄였음을 증명한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권12호
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• pp.5744-5764
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• 2018

In Wireless Sensor Networks (WSNs) for Internet of Things (IoT) environment, fault tolerance is a most fundamental issue due to strict energy constraint of sensor node. In this paper, a robust energy saving data dissemination protocol for IoT-WSNs is proposed. Minimized energy consumption and dissemination delay time based on signal strength play an important role in our scheme. The representative dissemination protocol SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation) overcomes overlapped data problem of the classical Flooding scheme. However, SPIN never considers distance between nodes, thus the issue of dissemination energy consumption is becoming more important problem. In order to minimize the energy consumption, the shortest path between sensors should be considered to disseminate the data through the entire IoT-WSNs. SPMS (Shortest Path Mined SPIN) scheme creates routing tables using Bellman Ford method and forwards data through a multi-hop manner to optimize power consumption and delay time. Due to these properties, it is very hard to avoid heavy traffic when routing information is updated. Additionally, a node failure of SPMS would be caused by frequently using some sensors on the shortest path, thus network lifetime might be shortened quickly. In contrast, our scheme is resilient to these failures because it employs energy aware concept. The dissemination delay time of the proposed protocol without a routing table is similar to that of shortest path-based SPMS. In addition, our protocol does not require routing table, which needs a lot of control packets, thus it prevents excessive control message generation. Finally, the proposed scheme outperforms previous schemes in terms of data transmission success ratio, therefore our protocol could be appropriate for IoT-WSNs environment.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.49-59
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• 2014

최근 무선 센서 네트워크(WSN)이 침입 탐지와 생태, 환경, 대기, 산업, 교통, 화재 감시 등에 다양하게 적용되어 사용되고 있다. 본 논문에서는 에너지 효율적인 클러스터링 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 수신전력을 바탕으로 하여 최적위치의 클러스터헤드를 선출하고 이를 통해 균일한 클러스터사이즈를 가지도록 한다. 또한 최대 깊이가 제한된 MST를 이용한 라우팅 트리를 구성하고 멀티 홉 전송을 통해 센서 노드의 위치에 관계없이 균일한 에너지 소모를 유도하도록 하였다. 이를 통해 제안 알고리즘은 기존의 LEACH나 HEED에 비해 노드의 에너지 소모를 감소시키고 균등한 에너지 소모를 유도하여 네트워크 수명을 증대시킬 수 있다. 시뮬레이션 결과 제안 알고리즘이 공평한 에너지 소모를 통해 네트워크 수명을 증대시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권5호
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• pp.556-560
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• 2010

멀티 홉을 이용하는 무선 센서 네트워크에서는 환경적 요인과 노드의 하드웨어적 제약으로 인해 링크의 품질변화가 불규칙하게 일어난다. 이러한 불규칙성에 대응하여 적절한 경로를 선택하지 못한다면 데이터의 손실이 빈번하게 일어날 수 있다. 기존에는 비컨을 주기적으로 브로드캐스팅하여 링크의 품질을 측정하였지만, 이 기법은 불규칙하게 변화하는 링크의 품질을 효율적으로 측정할 수 없다. 본 논문에서는 네트워크의 상태에 따라 링크의 품질 측정 주기를 적응적으로 측정하는 기법을 제안한다. 링크의 품질이 변화할 때 민첩하게 변화에 대응하여 패킷 손실을 줄이고 변화가 없을 때는 긴 주기로 링크 품질을 측정하여 에너지 소모를 줄이고자 한다. 실험을 통하여 제안된 기법이 기존에 제안된 기법보다 에너지 효율 및 패킷 수신율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.33-39
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• 2016

센서 기술, CMOS 기반의 반도체 장치, 네트워크 프로토콜 및 통신기술의 주요한 기술적 진보와 함께 무선 센서 네트워크의 활용 범위는 확대 및 다양화 되었으며, 여러 산업에 적용되어 유익하게 사용되고 있다. 특히 주변 환경의 현상을 모니터링하는 무선 센서 네트워크에서는 센서가 측정한 정보를 싱크로 전달하기 위해, 멀티 홉을 통한 전송 경로를 구성하거나 모바일 싱크기술을 사용하여 노드들과 통신하였다. 하지만 데이터 교환에 따른 높은 에너지 비용 및 노드들의 에너지 불균형, 데이터 전송지연으로 인한 측정데이터 값과 실제 값 간의 시간차이 등은 추가적인 연구가 필요한 부분이다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 무선 센서 네트워크 모델을 제시한다. 빈번한 메시지 교환에 따른 통신비용을 줄이기 위해 무선 센서 네트워크를 구성하는 노드들의 지리적 상관성을 사용하여 주변 노들의 상황을 예측하는 상황 예측 모델을 개발했다. 또한 시스템에 치명적일 수 있는 이상징후가 발생하면 이를 신속하게 모니터링 시스템에 경고하기 위해 이상징후 파악 모델을 개발했다. 모의실험결과에 따르면, 상황 예측 모델 적용한 경우가 그렇지 않은 경우보다 오차가 작았고, 이상징후 파악 모델을 사용하여 데이터 전송 지연 속도를 줄일 수 있었다. 본 연구는 지리적 위치를 식별할 수 있는 무선 센서 네트워크 모니터링시스템의 효율적인 통신기법으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권4호
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• pp.1317-1341
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• 2021

Nowadays, the Internet of Things (IoT) is adopted to enable effective and smooth communication among different networks. In some specific application, the Wireless Sensor Networks (WSN) are used in IoT to gather peculiar data without the interaction of human. The WSNs are self-organizing in nature, so it mostly prefer multi-hop data forwarding. Thus to achieve better communication, a cross-layer routing strategy is preferred. In the cross-layer routing strategy, the routing processed through three layers such as transport, data link, and physical layer. Even though effective communication achieved via a cross-layer routing strategy, energy is another constraint in WSN assisted IoT. Cluster-based communication is one of the most used strategies for effectively preserving energy in WSN routing. This paper proposes a Bio-inspired cross-layer routing (BiHCLR) protocol to achieve effective and energy preserving routing in WSN assisted IoT. Initially, the deployed sensor nodes are arranged in the form of a grid as per the grid-based routing strategy. Then to enable energy preservation in BiHCLR, the fuzzy logic approach is executed to select the Cluster Head (CH) for every cell of the grid. Then a hybrid bio-inspired algorithm is used to select the routing path. The hybrid algorithm combines moth search and Salp Swarm optimization techniques. The performance of the proposed BiHCLR is evaluated based on the Quality of Service (QoS) analysis in terms of Packet loss, error bit rate, transmission delay, lifetime of network, buffer occupancy and throughput. Then these performances are validated based on comparison with conventional routing strategies like Fuzzy-rule-based Energy Efficient Clustering and Immune-Inspired Routing (FEEC-IIR), Neuro-Fuzzy- Emperor Penguin Optimization (NF-EPO), Fuzzy Reinforcement Learning-based Data Gathering (FRLDG) and Hierarchical Energy Efficient Data gathering (HEED). Ultimately the performance of the proposed BiHCLR outperforms all other conventional techniques.

• 정보처리학회논문지C
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• 제14C권7호
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• pp.597-602
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• 2007

본 논문에서는 WSN(Wireless Sensor Network)에서 복호 후 재전송(Decode-and-forward) 협력통신 방식에서 데이터 전송률이 1/2가 되는 것을 극복하여, 최대전송률이 되는 협력 프로토콜을 제안하였다. 기존의 협력프로토콜 시스템에서는 소스가 두 타임 슬롯 동안 두 데이터를 전송하게 되면 다이버시티 이득은 얻지 못하고, 다이버시티 이득을 얻기 위하여 타임 슬롯을 증가시키면 전송률이 낮아지게 된다. 본 논문의 알고리즘은 각각의 데이터를 직교주파수로 구분하고 좌표회전 기법을 이용하여 최대전송률과 다이버시티 이득을 동시에 얻을 수 있다. 또한, 센서노드와 릴레이의 거리에 따른 성능분석을 하였고 시스템의 성능에 영향을 끼치는 요소들을 컴퓨터 모의실험을 통하여 최적화 시켰다. 최적의 거리 d=0.2에서 BER이 10-2일 때 직접 전송일 경우보다 7dB까지 멀티 홉보다 5dB 정도의 네트워크 전력이 절약되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 무선 센서네트워크의 전력을 감소시며 데이터 전송률을 증가시키는 시스템을 제안하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.89-98
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• 2012

본 논문에서는 스마트그리드 환경에서 적용되고 있는 ZigBee 무선 통신 환경의 주소 지정 방식과 라우팅 알고리즘의 성능을 향상시키기 위한 새로운 좌표 값 알고리즘을 제안하였다. 수천 개의 네트워크 크기와 16비트 주소 할당은 빈번한 주소 충돌로 매우 혼잡스러울 수 있다. 따라서 16비트 주소 공간을 분할하여 사용하는 (x, y, z) 좌표축 주소 구조와 라우팅을 제안한다. (x, y) 좌표축 주소 할당은 센서노드가 지리적으로 가까운 라우터에게 연결되어 있어야 하기 때문에, 어떤 라우터는 많은 수의 하위 노드를 가질 수 없다는 문제점을 가지기 때문이다. 또한 제안한 주소 구조를 사용한 위치 기반 라우팅 알고리즘을 제안한다. 그 결과 각 노드에서 라우팅 시 적은 비트 연산과 멀티 홉을 감소시킬 수 있었고, 효과적인 주소 할당과 라우팅은 네트워크의 각 노드의 에너지 소비를 최소화 했다.