• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.29-36
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• 2013

무선 센서 네트워크에서 센서 노드의 수명은 배터리에 의해 제한되므로 에너지는 가장 중요한 고려사항이다. 기존의 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜들은 대부분 에너지 소비를 최소화하기 위해 최소 에너지 경로를 사용하는데, 이는 노드들 간의 잔류에너지를 불균등하게 만든다. 그 결과 에너지 효율적인 경로 상에 있는 노드들의 전원이 빠르게 고갈되고 네트워크에 참여할 수 없게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 노드들의 에너지 소모를 균등하게 만드는 기법들이 제안되고 있다. 무선 환경에서는 링크의 품질에 따른 재전송으로 불필요한 에너지 소모가 발생하는데 대부분의 기법들은 링크 에러율을 고려하지 않고 있다. 따라서, 본 논문에서는 잔여 에너지와 링크 에러율을 고려하여 균등한 에너지 소모를 가지는 클러스터 기반의 멀티 홉 라우팅 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 링크 에러율을 고려하기 때문에 불필요한 재전송에 따른 에너지 소비를 줄이고 트래픽도 골고루 분산시킨다. 시뮬레이션 결과 타 기법에 비해 제안하는 기법은 재전송 횟수가 감소하여 에너지 효율적이었고, 에너지 소모가 균등한 경로를 사용하여 모든 노드가 네트워크에 참여하는 기간이 연장되었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.75-80
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• 2020

센서네트워크를 위한 여러 가지 저전력 MAC들이 제안되어 있다. 그 중 IEEE802.15.4은 동기화로 인한 전력소모가 많은 단점을 가지며 전력소모를 줄이기 위한 수면(sleep)과 각성(awake)을 반복하는 슈퍼프레임(superframe) 동작으로 지연시간이 길어지는 단점이 있다. 대표적 비동기 B-MAC은 체크인터벌에 따라 지연시간을 짧게 할 수는 있지만 송신단에서는 과도한 프리엠블로 전력소모가 발생하며 수신단에서는 오버히어링으로 전력 손실이 발생하는 단점을 가진다. 기존 MAC들의 지연시간과 전력소모 불균형으로 인한 단점을 보완하기 위해 비동기식 B-MAC 기법에 체크인터벌을 적응형으로 운용하는 방법[1]이 제안된 바 있다. 제안 방식에 따른 스루풋과 지연시간 측면의 성능을 분석한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권1C호
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• pp.54-62
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• 2012

IEEE 802.11 물리/MAC 계층을 기반으로 무선 다중 홉 연결을 제공하는 Wi-Fi 메쉬 네트워크는 RFID 시스템과 무선 센서 네트워크를 위한 네트워크 인프라로 최근 각광받고 있다. 그런데, 현재의 IEEE 802.11 기술의 경쟁 기반 MAC 프로토콜은 빈번한 프레임 충돌(Collision)과 자원 미사용(Idle)으로 인해 Wi-Fi 메쉬 네트워크가 제공하는 용량(Capacity)을 충분하게 활용하지 못하는 실정이다. 본 논문에서는 Wi-Fi 메쉬 네트워크의 수율을 최대화하기 위한 다중 채널 스케줄링 MAC (MCS-MAC) 프로토콜을 제시한다. MCS-MAC 프로토콜은 IEEE 802.11 무선 채널의 특징인 이차적 간섭 모형(Secondary Interference Model) 하에서 프레임 충돌이 없이 최대 가중치를 가지는 링크들을 활성화하여 Wi-Fi 네트워크의 수율을 극대화하는 특징을 가지고 있다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 MCS-MAC 프로토콜이 기존에 알려진 동적 MAC 프로토콜들에 비해 최소 세 배 이상 수율을 향상할 수 있음을 보인다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권1호
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• pp.55-59
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• 2010

현재 Ubiquitous Sensor Network(USN) 연구에 있어서 이동성 지원은 중요한 기술로써 인식되고 있다. 이러한 이동성 기술 중에서 Mobile IPv6(MIPv6)와 Network Mobility(NEMO) Basic Support Protocol은 IETF의 표준화된 프로토콜로써, 인터넷상에서 이동성을 지원하기 위한 핵심 기술이다. 그러나 USN에 MIPv6와 NEMO Protocol을 수정 없이 적용할 경우에는 바인딩 메시지의 크기로 인해 Handoff 성능이 저하되게 된다. 이를 해결하기 위한 NEMO Protocol의 경량화에 대한 기존 연구는 Sequence Num.의 호환성 문제가 발생하며, 바인딩 메시지의 압축을 6LoWPAN 네트워크 구성과 주소 할당 방식에 최적화하지 못하였다. 본 논문에서는 6LoWPAN의 노드 기반 이동성과 네트워크 기반 이동성을 고려한 최적의 압축기법을 제안한다. 노드 기반 이동성은 32bytes Binding Update(BU)와 12bytes Binding ACK(BA) 메시지를 13bytes와 3bytes로 압축하였으며, 네트워크 기반 이동성은 40bytes BU와 12bytes BA를 13bytes와 3bytes로 압축하였다. 이는 기존 연구보다 각각 15bytes(NEMO-BU)와 1bytes(NEMO-BA)만큼 더 압축시킨 성능으로써, 센서 이동성의 Handoff 성능을 8.72% 향상시켰다.

• Smart Structures and Systems
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• 제14권1호
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• pp.39-54
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• 2014

Node layout optimization of structural wireless systems is investigated as a means to prolong the network lifetime without, if possible, compromising information quality of the measurement data. The trade-off between these antagonistic objectives is studied within a multi-objective layout optimization framework. A Genetic Algorithm is adopted to obtain a set of Pareto-optimal solutions from which the end user can select the final layout. The information quality of the measurement data collected from a heterogeneous WSN is quantified from the placement quality indicators of strain and acceleration sensors. The network lifetime or equivalently the network energy consumption is estimated through WSN simulation that provides realistic results by capturing the dynamics of the wireless communication protocols. A layout optimization study of a monitoring system on the Great Belt Bridge is conducted to evaluate the proposed approach. The placement quality of strain gauges and accelerometers is obtained as a ratio of the Modal Clarity Index and Mode Shape Expansion values that are computed from a Finite Element model of the monitored bridge. To estimate the energy consumption of the WSN platform in a realistic scenario, we use a discrete-event simulator with stochastic communication models. Finally, we compare the optimization results with those obtained in a previous work where the network energy consumption is obtained via deterministic communication models.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권11호
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• pp.1431-1439
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• 2016

본 논문은 센서 노드들의 에너지 소비를 줄이고 소스로부터 이동 싱크 그룹까지 데이터를 전달하기 위한 새로운 위치 서비스와 위치 기반 라우팅을 제안한다. 기존 방안들과는 다르게, 제안 방안은 그룹 영역 대신 싱크 그룹을 대표하는 리더 싱크 위치 정보를 사용한다. 그래서, 제안 방안은 소스와 리더 싱크 간의 위치 서비스와 위치 기반 라우팅을 위한 상위 계층과 리더 싱크와 멤버 싱크들 간의 위치 서비스와 라우팅을 위한 하위 계층으로 이루어진 계층적 위치 서비스와 위치 기반 라우팅을 사용한다. 각각의 상위와 하위 계층의 위치 서비스와 위치 기반 라우팅은 플러딩을 사용하지 않기 때문에 제안 방안은 센서 노드들의 에너지 소비를 줄일 수 있다. 다양한 시뮬레이션 결과는 제안 방안이 기존 방안보다 우수함을 증명한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권8호
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• pp.942-949
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• 2016

사물 인터넷 환경 중에서 통신기기들이 필드 안에 무작위의 패턴으로 배치되는 무선 센서네트워크는 효율적인 라우팅 프로토콜을 통한 에너지소모의 최적화가 중요하다. 노드간에 주고받는 데이터의 크기가 다양한 사물 인터넷 환경에서는 클러스터 헤드노드의 버퍼의 크기가 데이터손실율과 네트워크의 수명에 큰 영향을 준다. 유한한 버퍼 상황에서 데이터의 손싱율을 최소화 하기 위하여서는 각 클러스터에 균일한 숫자의 멤버가 할당되는 부하 균등화가 중요하다. 본 논문은 네트워크 구성 직후 싱크 노드와 센서 노드가 몇 차례의 메시지를 교환하고 이를 바탕으로 싱크 노드가 삼변 측량으로 센서 노드의 근사적 위치를 파악하고 클러스터를 구성함으로써, 클러스터 헤드의 수와 멤버수를 결정적(deterministic)으로 구현하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 데이터의 손실율과 네트워크의 평균 수명에 있어서 성능향상을 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제7권4호
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• pp.401-407
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• 2005

Simulations are currently an essential tool to develop and test wireless sensor networks (WSNs) protocols and to analyze future WSNs applications performance. Researchers often simulate their proposals rather than deploying high-cost test-beds or develop complex mathematical analysis. However, simulation results rely on physical layer assumptions, which are not usually accurate enough to capture the real behavior of a WSN. Such an issue can lead to mistaken or questionable results. Besides, most of the envisioned applications for WSNs consider the nodes to be at the ground level. However, there is a lack of radio propagation characterization and validation by measurements with nodes at ground level for actual sensor hardware. In this paper, we propose to use a low-computational cost, two slope, log-normal path­loss near ground outdoor channel model at 868 MHz in WSN simulations. The model is validated by extensive real hardware measurements obtained in different scenarios. In addition, accurate model parameters are provided. This model is compared with the well-known one slope path-loss model. We demonstrate that the two slope log-normal model provides more accurate WSN simulations at almost the same computational cost as the single slope one. It is also shown that the radio propagation characterization heavily depends on the adjusted model parameters for a target deployment scenario: The model parameters have a considerable impact on the average number of neighbors and on the network connectivity.

• Smart Structures and Systems
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• 제18권5호
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• pp.885-909
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• 2016

Advances in low-cost wireless sensing have made instrumentation of large civil infrastructure systems with dense arrays of wireless sensors possible. A critical issue with regard to effective use of the information harvested from these sensors is synchronized sensing. Although a number of synchronization methods have been developed, most provide only clock synchronization. Synchronized sensing requires not only clock synchronization among wireless nodes, but also synchronization of the data. Existing synchronization protocols are generally limited to networks of modest size in which all sensor nodes are within a limited distance from a central base station. The scale of civil infrastructure is often too large to be covered by a single wireless sensor network. Multiple independent networks have been installed, and post-facto synchronization schemes have been developed and applied with some success. In this paper, we present a new approach to achieving synchronized sensing among multiple networks using the Pulse-Per-Second signals from low-cost GPS receivers. The method is implemented and verified on the Imote2 sensor platform using TinyOS to achieve $50{\mu}s$ synchronization accuracy of the measured data for multiple networks. These results demonstrate that the proposed approach is highly-scalable, realizing precise synchronized sensing that is necessary for effective structural health monitoring.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.890-893
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• 2010

무선 센서 네트워크에서 각 노드들은 일반적으로 자체 충전이 어려운 배터리를 전원으로 사용하고 배터리 방전시의 교체도 어렵기 때문에 제한된 에너지원 내에서의 각 노드들의 수명 연장을 위한 연구는 중요한 이슈가 되어 왔다. 그래서 각 노드들의 에너지 소비량을 최소한으로 하는 많은 방법들이 제안되었으며 특히 에너지 효율적인 MAC 프로토콜에 관한 연구가 활발히 진행되었다. 그 중 경쟁 기반 MAC 프로토콜인 T-MAC은 S-MAC의 고정된 듀티 사이클에 적응성을 추가한 프로토콜로서 각 노드가 활성 모드에서 수면 모드로 진입하기 전 고정된 timeout을 주게 된다. 이 고정된 timeout 내에서 송수신되는 데이터가 없으면 각 노드들은 수면 모드로 진입하게 되는데 timeout은 항상 고정되어 있기 때문에 송수신 되는 데이터가 없을 때에는 불필요한 에너지 소비를 발생시킨다. 본 논문에서는 확률적으로 timeout을 분석하고 확률에 따른 timeout을 제공하여 timeout 동안의 불필요한 에너지 소모를 줄임으로서 에너지의 효율을 높일 수 있는 적응형 timeout 기반 MAC 프로토콜을 제안한다.