• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권7호
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• pp.1549-1555
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• 2009

무선센서 네트워크에서 노드들의 데이터를 수집하고 기지국에 전달하는 중계노드의 위치(Relay Node Placement)를 구하는 문제는 전체 네트워크의 생존시간에 관련되어 있기 때문에 매우 중요하다. 중계노드 위치문제는 전체 네트워크의 센서노드에서 소비되는 에너지를 최소화시키는데 그 초점이 맞추어져 있다. 그러나 중계노드 위치와 센서노드와의 거리가 모두 다르므로 센서노드에서 소비되는 에너지의 불균형이 초래된다. 본 논문에서는 클러스터링 모델에서 에너지 균형비(Energy Balance Ratio)라는 개념을 제안하고 이 에너지 균형비를 최대화시키는 목적함수를 사용하여 중계노드의 위치를 구한다. 에너지 균형비를 최대화시키는 것은 클러스터에 할당된 센서노드들의 에너지 소비를 클러스터 간에 균형 잡히게 한다. 이것은 궁극적으로 대규모 센서 네트워크의 에너지 소비를 최소화시켜서 네트워크 생존기간을 최대화시키는 효과가 있다. 그러나 이 문제의 해를 구하는 것은 NP-hard 문제이므로 완전해(Exact Solution) 를 구하는 것은 현실적으로 힘들다. 따라서 제약프로그래밍 방법을 사용하여 에너지 균형비와 중계노드 위치를 함께 고려하는 EBR-RNP 문제로 모델링하여 근사해를 구한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.205-210
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• 2017

무선 센서 네트워크는 환경 모니터링, 감시 시스템, 무인 우주 탐사 등의 다양한 분야에서 활용 가능하다. 하지만 노드의 부적절한 배치로 인해 센싱할 수 없는 지역이 생기거나 특정 지역에 노드가 과도하게 중복 될 수도 있다. 이는 데이터 수집을 어렵게 하고, 에너지 낭비를 야기할 수 있다. 본 논문에서는 노드 재배치를 통해 이러한 배치 문제를 해결한다. 먼저 중복 배치된 노드를 찾고, 이 노드들을 센싱할 수 없는 지역으로 옮겨서 최대한 넓은 지역을 센싱할 수 있도록 한다. 본 논문에서는 이를 위해 필요한 효율적인 알고리즘을 제안하고 시뮬레이션을 통해 제안 방법을 검증하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제25권2호
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• pp.169-181
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• 2020

Sensor placement is a crucial aspect of bridge health monitoring (BHM) dedicated to accurately estimate and locate structural damages. In addressing this goal, a sensor placement framework based on the deflection influence line (DIL) analysis is here proposed, for the optimal design of damage detection-oriented BHM system. In order to improve damage detection accuracy, we explore the change of global stiffness matrix, damage coefficient matrix and DIL vector caused by structural damage, and thus develop a novel sensor placement framework based on the Fisher information matrix. Our approach seeks to determine the contribution of each sensing node to damage detection, and adopts a distance correction coefficient to eliminate the information redundancy among sensors. The proposed damage detection-oriented optimal sensor placement (OSP) method is verified by two examples: (1) a numerically simulated three-span continuous beam, and (2) the Pinghu bridge which has existing real damage conditions. These two examples verify the performance of the distance corrected damage sensitivity of influence line (DSIL) method in significantly higher contribution to damage detection and lower information redundancy, and demonstrate the proposed OSP framework can be potentially employed in BHM practices.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권7호
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• pp.3213-3230
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• 2016

Sensor node (SN) is a crucial part in any remote monitoring system. It is a device designed to monitor the particular changes taking place in its environs. Wireless sensor network (WSN) is a system formed by the set of wirelessly connected SNs placed at different geographical locations within a target region. Precise placement of SNs is appreciated, as it affects the efficiency and effectiveness of any WSN. The manual placement of SNs is only feasible for small scale regions. The task of SN placement becomes tedious, when the size of a target region is extremely large and manually unreachable. In this research article, an automated mechanism for fast and precise deployment of SNs in a large scale target region has been proposed. It uses an assembly of rotating cannons to launch the SNs from a moving carrier helicopter. The entire system is synchronized such that the launched SNs accurately land on the pre-computed desired locations (DLs). Simulation results show that the proposed model offers a simple, time efficient and effective technique to place SNs in a large scale target region.

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.9-17
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• 2020

When IoT sensor nodes are deployed in areas where data collection is challenging, sensors must be relocated if sensing holes occur due to improper placement of sensors or energy depletion, and data collection is impossible. The sensing hole's cluster header transmits a request message for sensor relocation to an adjacent cluster header through a specific relay node. However, since a specific relay node is frequently used, a member sensor located in a specific cluster area adjacent to the sensing hole can continuously receive the movement message. In this paper, we propose a method that avoids the situation in which the sensing hole cluster header monopolizes a specific relay node and allows the cluster header to use multiple relay nodes fairly. Unlike the existing method in which the relay node immediately responds to the request of the header, the method proposed in this paper solves a ping-pong problem and a problem that the request message is concentrated on a specific relay node by applying a method of responding to the request of the header using a timer. OMNeT++ simulator was used to analyze the performance of the proposed method.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권12B호
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• pp.1670-1679
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• 2011

무선 센서네트워크에서 센서 커버리지와 네트워크 연결성 문제는 노드의 제한된 탐지거리와 통신거리로 인해 발생한다. 커버리지와 연결성 문제를 해결하기 위해 많은 연구가 진행되었지만 대부분의 연구가 무선 센서네트워크 배치에 영향을 주는 다양한 환경요소를 고려하고 있지 않기 때문에 실환경에 적용되는데 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 감시정찰 센서네트워크에서 지형, 식생, 기상 등 환경요소와 제한된 노드 수량을 고려하여 노드를 배치하는 방법을 제안한다. 제안방법은 감시정찰 센서네트워크 시스템의 설치 절차를 IPB분석을 통한 배치영향 요소파악, 센서 탐지범위 기반 센서노드 배치, 모니터링 장소 선정, RF 통신범위 기반 중계노드 배치와 같이 4단계로 구분하고, 감시정찰 센서네트워크 시스템 특정과 환경 영향요소를 고려하여 센서노드와 중계노드를 배치하는 것이다. 시뮬레이션을 통해 제안방법을 검증하였으며, 커버리지와 네트워크 연결성에서 성능이 향상됨을 확인하였다.

• 융합보안논문지
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• 제8권1호
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• pp.19-26
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• 2008

무선 센서 네트워크에서 공격자는 한 위치에서 패킷을 획득하여 획득한 패킷을 재전송하는 공모 모드에게 터널하는 웜홀 공격을 가할 수 있다. 공격자는 이웃 발견 단계 동안에 웜홀 공격을 가할 수도 있으므로, 웜홀 공격은 라우팅 프로토콜에게 매우 위험하다. 웜홀의 전략적인 배치는 네트워크를 통한 통신에서의 심각한 붕괴를 가져올 수 있다. 본 논문은 센서 네트워크를 위한 훼손 감내하는 터널된 패킷 여과 기법을 소개한다. 제안 기법은 메시지의 홉 수와 메시지에 덧붙여진 암호화된 홉 수와의 비교를 통하여 홉 수가 조작된 메시지를 탐지할 수 있다. 제안 기법은 각 노드에 할당된 보안 정보의 양을 제안함으로써 훼손된 노드를 사용하는 웜홀 공격의 영향을 줄일 수 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제16권4호
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• pp.607-621
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• 2015

Wireless sensor technology has been opened up numerous opportunities to advanced health and maintenance monitoring of civil infrastructure. Compare to the traditional tactics, it offers a better way of providing relevant information regarding the condition of building structure health at a lower price. Numerous domestic buildings, especially longer-span buildings have a low frequency response and challenging to measure using deployed numbers of sensors. The way the sensor nodes are connected plays an important role in providing the signals with required strengths. Out of many topologies, the dense and sparse topologies wireless sensor network were extensively used in sensor network applications for collecting health information. However, it is still unclear which topology is better for obtaining health information in terms of greatest components, node's size and degree. Theoretical and computational issues arising in the selection of the optimum topology sensor network for estimating coverage area with sensor placement in building structural monitoring are addressed. This work is an attempt to fill this gap in high-rise building structural health monitoring application. The result shows that, the sparse topology sensor network provides better performance compared with the dense topology network and would be a good choice for monitoring high-rise building structural health damage.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권9호
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• pp.3034-3055
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• 2014

Wireless Sensor Networks have extensively been utilized for ambient data collection from simple linear structures to dense tiered deployments. Issues related to optimal resource allocation still persist for simplistic deployments including linear and hierarchical networks. In this work, we investigate the case of dimensioning parameters for linear and tiered wireless sensor network deployments with notion of providing extended lifetime and reliable data delivery over extensive infrastructures. We provide a single consolidated reference for selection of intrinsic sensor network parameters like number of required nodes for deployment over specified area, network operational lifetime, data aggregation requirements, energy dissipation concerns and communication channel related signal reliability. The dimensioning parameters have been analyzed in a pipeline monitoring scenario using ZigBee communication platform and subsequently referred with analytical models to ensure the dimensioning process is reflected in real world deployment with minimum resource consumption and best network connectivity. Concerns over data aggregation and routing delay minimization have been discussed with possible solutions. Finally, we propose a node placement strategy based on a dynamic programming model for achieving reliable received signals and consistent application in structural health monitoring with multi hop and long distance connectivity.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.155-163
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• 2023

원전 구조물의 실시간 모니터링 기술이 요구되고 있지만, 현재 운영 중인 지진 감시계통으로는 동특성 추출 등 시스템 식별이 제한된다. 전역적인 거동 데이터 및 동특성 추출을 위해서는 다수의 센서를 최적 배치하여야 한다. 최적 센서배치 연구는 많이 진행되어 왔지만 주로 토목, 기계 구조물이 대상이었으며 원전 구조물 대상으로 수행된 연구는 없었다. 원전 구조물은 미미한 신호대잡음비에도 강건한 신호를 획득하여야 하며, 모드 기여도가 저차 모드에 집중되어 있어 모드별 잡음 영향을 고려해야 하는 등 구조물 특성을 고려해야 한다. 이에 본 연구에서는 잡음에 대한 강건도와 모드별 영향을 평가할 수 있는 최적 센서배치 방법론을 제시하였다. 활용한 지표로서 auto MAC(Modal Assurance Criterion), cross MAC, 노드별 모드형상 분포를 분석하였으며, 잡음에 대한 강건도 평가의 적합성을 수치해석으로 검증하였다.