• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권10호
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• pp.4754-4773
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• 2018

In sensor medium access control (SMAC) protocol, sensor nodes can only access the channel in the scheduling and listening period. However, this fixed working method may generate data latency and high conflict. To solve those problems, scheduling duty in the original SMAC protocol is divided into multiple small scheduling duties (micro duty MD). By applying different micro-dispersed contention channel, sensor nodes can reduce the collision probability of the data and thereby save energy. Based on the given micro-duty, this paper presents an adaptive duty cycle (DC) and back-off algorithm, aiming at detecting the fixed duty cycle in SMAC protocol. According to the given buffer queue length, sensor nodes dynamically change the duty cycle. In the context of low duty cycle and low flow, fair binary exponential back-off (F-BEB) algorithm is applied to reduce data latency. In the context of high duty cycle and high flow, capture avoidance binary exponential back-off (CA-BEB) algorithm is used to further reduce the conflict probability for saving energy consumption. Based on the above two contexts, we propose an improved SMAC protocol, micro duty adaptive SMAC protocol (MDA-SMAC). Comparing the performance between MDA-SMAC protocol and SMAC protocol on the NS-2 simulation platform, the results show that, MDA-SMAC protocol performs better in terms of energy consumption, latency and effective throughput than SMAC protocol, especially in the condition of more crowded network traffic and more sensor nodes.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.93-102
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• 2009

환경 관찰 응용은 광범위한 지역의 온도, 습도, 오염도 등의 물리 세계 정보를 실시간 및 주기적으로 측정하는 응용으로 유비쿼터스 사회에 필수적이다. 본 논문은 환경 관찰 응용에 적합한 센서 네트워크 MAC프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 SMAC 프로토콜처럼 센서 노드들을 다수의 그룹으로 형성함으로써 확장성을 갖도록 한다. 그러나 SMAC 프로토콜과 달리 인접한 그룹간의 계층 구조를 갖는다. 계층 구조의 하위 그룹은 상위 그룹에 동기화 되어 있기 때문에 데이터 전송 스케줄이 효율적이다. 따라서 종단간 전송지연을 줄일 수 있고, 순차적인 전송 스케줄을 통하여 에너지 소모를 줄인다. 그러나 동일 그룹 내의 노드들은 자신의 그룹에 속한 노드들에게만 동기화 되므로 DMAC과 같은 기존 계층 구조보다 확장성이 좋고 적응력을 갖는다. 시뮬레이션을 통해서 환경 관찰 응용에 적용할 때 제안하는 프로토콜이 SMAC보다 전송 지연과 에너지 측면에서 뛰어남을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권11B호
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• pp.1200-1206
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• 2009

본 논문에서는 유비쿼터스 센서네트워크(USN, Ubiquitous Sensor Network) 환경을 위한 에너지 효율적 상황인 식 매체접근제어(MAC, Medium Access Control) 프로토콜을 제안한다. 제안한 CASMAC(Context Aware Sensor MAC)은 상황정보를 이용하여 에너지 효율적으로 동작한다. CASMAC의 동작원리는 사전에 예측 가능한 상황을 시나리오로 작성하여 설정한 상황정보를 서버에 저장하며, 특정 센서 노드에서 이벤트가 발생할 경우, 그 이후부터 3회의 샘플 데이터를 서버로 전송한다. 서버는 전송 받은 샘플 데이터를 기 설정된 상황정보에 따라 처리한다. 만약 샘플 데이터가 이벤트로 처리되면, 서버는 해당 노드로 지속적인 데이터 전송 요청 신호를 보내 데이터를 전송 받고, 데이터 전송을 더이상 원하지 않으면 데이터 전송 중지 요청 신호를 보낸다. 또한 이벤트가 아니라고 처리할 경우에는, 무응답을 통해 샘플 데이터를 무효 처리한다. CASMAC의 성능 분석을 위해, 에너지 소모 테이블을 작성하여 에너지 소모 모델을 도출하였고, 모의 실험을 수행하였다. 그 결과 SMAC 대비 약 5.7 퍼센트의 에너지 소모 감소를 통한 성능 개선 효과를 얻었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (A)
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• pp.559-561
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• 2004

최근 무선 통신 기술과 초소형화 기술의 진보로 지능형 센서(Smart Sensor)를 이용한 무선 센서 네트워크 구축이 가능해졌고, 이러한 센서 네트워크는 유비쿼터스 컴퓨팅와 Ad-Hoc 네트워크에서 많이 연구되고 있는 새로운 분야이다. 각 센서 노드는 건전지를 통해 전원을 공급받기 때문에. 제한된 에너지를 어떻게 효율적으로 사용하느냐가 센서 네트워크에서의 중요한 이슈이다. 일반적으로 센서네트워크에서 데이터 송수신에 참여하지 않는 노드는 일정 시간 Sleep함으로써 에너지를 절약한다. sleep 기술과 관계된 기존의 논문(S-MAC [1])에서는 동기화 및 NAV 설정을 위해 컨트롤 패킷(SYNC, RTS, CTS)을 사용하고, 컨트롤 패킷 전송 시간만큼은 최소한 모든 노드들이 깨어서 컨트롤 패킷의 송수신을 확인해야 한다. 본 논문에서는 컨트롤 패킷 전송 시간 동안 불필요하게 모든 노드들이 깨어있는 문제를 해결하기 위해, 새로운 센서 MAC 프로토콜(ESMAC: Efficient Sensor MAC)을 제시한다. ESMAC에서는 컨트롤 패킷 전송 시간동안 꼭 필요한 노드들만 컨트롤 패킷을 송수신하고, 나머지 노드들은 Sleep 함으로써, 모든 노드가 깨어있는 시간을 효율적으로 줄였다. 위와 같은 방법을 사용하여 ESMAC에서는 기존의 MAC(SMAC, TIPS [2]) 프로토콜들보다 컨트롤 패킷 전송 시간을 최대 62.8% 절약시켰다.

• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제4권2호
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• pp.128-152
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• 2010

With the advance of computer and communication technologies, wireless sensor networks (WSNs) are increasingly used in many aspects of our daily life. However, since the battery lifetime of WSN nodes is restricted, the WSN lifetime is also limited. Therefore, it is crucial to determine this limited lifetime in advance for preventing service interruptions in critical applications. This paper proposes a feasible static analysis approach to estimating the worstcase lifetime of a WSN. Assuming known routes with a given sensor network topology and SMAC as the underlying MAC protocol, we statically estimate the lifetime of each sensor node with a fixed initial energy budget. These estimations are then compared with the results obtained through simulation which run with the same energy budget on each node. Experimental results of our research on TinyOS applications indicate that our approach can safely and accurately estimate worst-case lifetime of the WSN. To the best of our knowledge, our work is the first one to estimate the worst-case lifetime of WSNs through a static analysis method.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 추계종합학술대회 B
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• pp.854-857
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• 2008

무선 센서 네트워크의 센서 노드는 내부 전원을 사용함으로 인해 수명이 제한적이다. 기존의 여러 MAC 프로토콜은 무선 센서 네트워크에서 에너지 절약을 위해 sleep/listen cycle을 스케쥴링한다. 또한, MAC프로토콜의 duty-cycle은 사용자의 조정에 의해 낮은 duty cycle로 변화할 수 있으며, 이는 프레임에서 sleep 시간을 결정하게 된다. 이러한 duty cycle의 크기는 MAC 프로토콜의 성능에 직접적인 영향을 미친다. 본 논문에서는 NS-2 환경에서 서로 다른 duty cycle을 갖는 TEEM과 SMAC을 시뮬레이션하고 두 개의 프로토콜의 에너지 소비와 성능 측면에서 duty cycle을 분석한다.