• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제3권4호
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• pp.107-114
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• 2014

사물인터넷(Internet of Things) 환경의 사물들은 네트워크를 통해 정보를 교환하여 다양한 서비스가 이루어진다. 사물인터넷을 구성하는 WSN(Wireless Sensor Network)은 무선 센서 노드를 물리적인 공간에 배치하여 구성된 네트워크로 사물의 식별, 센싱, 통신 등의 기술이 더해져 다양한 목적으로 운용된다. 대표적으로 저가 저전력 장치들로 구성된 지그비(Zigbee) 네트워크는 지역 모니터링 및 원격 장치제어에 활용된다. 다양한 WSN으로 구성된 사물인터넷은 네트워크 간 통신 규약 및 데이터 표현이 상이하여 상호운용에 제약이 있지만 실시간 통신 미들웨어 표준인 DDS(Data Distribution Service)를 통해 이질적인 네트워크 간 상호연결 및 정보교환이 가능하다. 본 논문은 지그비 네트워크와 사물인터넷의 다른 네트워크 간 양방향 데이터/이벤트/서비스 연동을 위한 지그비 어댑터 설계를 다룬다. DDS 기반의 지그비 어댑터는 지그비 표준을 따라 지그비 네트워크와 통신하고 다양한 구성요소 간 유기적인 동작으로 지그비 네트워크와 사물인터넷의 다른 네트워크 간 상호운용을 가능케 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.2370-2375
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• 2014

무선 센서 네트워크는 넓은 지역을 위한 분산 센싱 시스템을 구현하는 데에 큰 잠재성을 가지고 있다. 각 센서의 배터리 교환이 대체로 어렵다고 생각되기 때문에, 무선 센서 네트워크의 수명 향상은 매우 중요한 연구 주제이다. 클러스터링 방식은 각 각의 센서 노드가 패킷을 원거리의 싱크 노드에게 보낼 필요 없이, 가까운 거리의 클러스터 헤드에게 보내면 되므로 에너지 효율적이다. 이 논문에서 우리는 잔여수명을 기반으로 클러스터 헤드를 선정하는 무선 센서네트워크를 위한 클러스터링 통신 프로토콜을 제안한다. 우리가 제안한 알고리즘을 평가하기 위해, 대표적인 무선 센서네트워크 클러스터링 알고리즘 중의 하나인 LEACH와 그 성능을 비교한다. 실험 결과는 우리의 알고리즘이 LEACH보다 트래픽 양 측면에서 20% ~ 30%, 그리고 확장성 특면에서 30% ~ 40% 만큼 노드들의 평균 수명을 향상 시킨다는 것을 보여 준다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제16C권5호
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• pp.621-628
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• 2009

무선 센서망은 위험이 존재하는 환경에서 공공 기관이나 군사적 목적의 신뢰성 있는 모니터링을 위한 수단으로 사용되어 왔다. 위험 상황이나 위험 물질이 존재하는 환경에서 사용된다는 특성 때문에, 망의 수명이 기존 무선망에서보다 더욱 중요한 성능 요소로 간주된다. 망 전체의 수명을 결정짓는 주요 요소 중 하나는 수명을 다하는 최초의 노드가 얼마나 이른 시간에 나타나느냐 하는 것이고, 이 최초의 노드는 망에 존재하는 병목 노드일 확률이 높다. 무선망의 병목 노드를 찾아내기 위한 방법으로 MINCUT 알고리즘이 대표적이나, 이는 중앙 집중형 방법이어서 많은 수의 노드로 이루어진 무선 센서망에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 알고리즘의 계산 복잡도를 낮추어 매우 짧은 시간 내에 병목 노드를 탐지해 내는 분산형 방법을 제안한다. 수학적 분석과 실험을 통해 제안된 알고리즘이 기존 방법보다 훨신 향상된 성능을 보임을 확인할 수 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2006년도 춘계종합학술대회
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• pp.442-445
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• 2006

무선 센서 네트워크에서 다수의 센서들은 데이터를 브로드캐스트하기 때문에 데이터의 중복성을 가진다. 데이터의 중복성은 네트워크 로드를 가중시키며 데이터 손실의 원인이 된다. 이러한 문제점들은 데이터 전송의 신뢰성과 네트워크 혼잡 회피 간의 상충조건을 발생시킨다. 따라서 무선 센서 네트워크에서 효율적으로 혼잡제어를 수행하기 위해서는 신뢰성 있는 전송(reliable transmission), 무선 손실(wireless loss), 혼잡 손실(congestion loss) 등과 같은 여러 요소를 고려한 신뢰성 있는 혼잡제어 기법이 필요하다. 본 논문에서는 Hop-by-Hop 순서 번호, DSbACK(Delayed and Selective ACK, Buffer Condition)을 사용하여 신뢰성 있는 전송을 보장하고 불필요한 전송을 최소화한 에너지 절약형 혼잡 제어 기법으로 HRCCP(Hop-by-Hop Reliable Congestion Control Protocol)를 제안하여 무선 센서 네트워크에서 신뢰성 있는 전송과 혼잡 제어가 동시에 이루어질 수 있도록 하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권4호
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• pp.1359-1375
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• 2015

Energy efficiency is critical for Wireless Sensor Networks (WSNs) since sensor nodes usually have very limited energy supply from battery. Sleep scheduling and nodes cooperation are two of the most efficient methods to achieve energy conservation in WSNs. In this paper, we propose an adaptive energy optimization approach for target tracking applications, called Energy-Efficient Node Coordination (EENC), which is based on the grid structure. EENC provides an unambiguous calculation and analysis for optimal the nodes cooperation theoretically. In EENC, the sleep schedule of sensor nodes is locally synchronized and globally unsynchronized. Locally in each grid, the sleep schedule of all nodes is synchronized by the grid head, while globally the sleep schedule of each grid is independent and is determined by the proposed scheme. For dynamic sleep scheduling in tracking state we propose a multi-level coordination algorithm to find an optimal nodes cooperation of the network to maximize the energy conservation while preserving the tracking performance. Experimental results show that EENC can achieve energy saving of at least 38.2% compared to state-of-the-art approaches.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권9C호
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• pp.573-580
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• 2011

무선 센서 네트워크는 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있으며, 무선측위는 센서 네트워크의 응용을 위한 필수적이고 핵심적인 기술로 집중을 받고 있다. 하지만 무선 센서 네트워크의 환경이 3차원으로 이루어져 있는 반면에 대부분의 무선측위 기법은 2차원으로 구현되어 있어 새로운 기법이 요구되고 있는 상황이다. 이에 본 논문에서는 3차원 공간에서 동작하는 무선 센서 네트워크를 위한 저복잡도 무선측위 메커니즘을 제안한다. 기본 개념은 2개의 앵커 노드를 한쌍으로 탑재한 비행체를 이용하는 것으로, 이 앵커 노드들은 그들의 현재 위치를 담고있는 비컨 신호를 주기적으로 전파하며 임의 노드들은 앵커 노드들의 통신 범위에 들어가자마자 이 비컨 신호를 수신한다. 제안된 기법은 3차원 무선측위의 복잡도를 줄이기 위하여 3차원 문제를 2차원의 계산으로 변형하여 임의 노드의 위치를 추정한다. 모의실험 결과를 통해 무선 센서 네트워크에서 제안된 기법이 3차원 무선측위에 효과적임을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.772-778
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• 2018

컴퓨팅, 통신, 그리고 미세 전자기계 기술의 최근 발달로 인하여 무선 센서 네트워크 응용들이 군사용으로부터 물체 추적, 화재 탐지, 그리고 차량 센서 네트워크와 같은 많은 상업적인 분야로 확산되고 있다. 어떤 응용들에서는 WSNs를 구성하고 있는 센서 노드들이 모니터링 지역에서 생산한 버스티한 데이터를 최종 목적지인 싱크 노드까지 제한된 시간 내에 전달해야 하는 경우가 있다. 본 논문에서는 제한된 시간 내에 버스티 패킷을 전달해야 하는 응용에 적합한 BTF-MAC을 제안한다. BTF-MAC 프로토콜은 동기식 듀티 사이클 MAC 프로토콜이며, 슬롯 예약 및 데이터 트래픽에 적응적으로 동작 구간을 확대하는 메커니즘을 가진다. 성능 분석 결과 BTF-MAC 프로토콜이 관련 프로토콜인 DW-MAC이나 SR-MAC 등에 비해 에너지 소모나 전송지연 비교에서 훨씬 우수한 결과를 보여준다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.48-62
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• 2006

최근 분산 컴퓨팅과 임베디드 시스템을 위한 응용 영역이 급성장하고 무선 통신 기술과 컴퓨터 하드웨어의 발전으로 매우 작은 크기의 센서 노드로 이루어진 센서 네트워크를 구성하는 것이 가능해졌다. 하지만 센서 네트워크의 특징 때문에 기존 라우팅 프로토콜을 적용하기 어렵다. 본 논문에서는 센서 네트워크의 특징을 고려하여 에너지 효율적으로 동작할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 먼저 센서 노드가 관찰한 데이터를 싱크로 전송할 때 센서 노드의 에너지의 상태를 고려한 라우팅 프로토콜을 제안한다. 둘째, 센서 노드의 상대 위치를 측정하여 인접 노드를 휴지 상태로 전환시켜 에너지 소모를 줄이는 기법을 제안한다. 센서 노드의 에너지 상태와 위치정보를 주기적으로 재설정하여 센서 네트워크의 서비스 시간을 향상시킨다. 제안하는 기법은 트리기반 라우팅 프로토콜에 비해 경로 유지 시간이 2배 이상 향상되고, 평균 에너지 소모율이 약 30% 줄어든다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권10호
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• pp.2026-2034
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• 2015

무선 센서 망은 제한된 통신범위를 가지는 수많은 센서 노드들로 구성된다. 따라서 직접 통신이 가능하지 않은 노드들 사이에는 다중 홉으로 통신하게 되며, 이는 패킷 전달의 신뢰성을 저하시킨다. 다중경로 라우팅과 기회 라우팅은 무선 센서 망에서 신뢰성을 보장하기 위한 대표적인 연구들이다. 기존 방안들은 종단 간 홉 수가 작은 경우 효과적으로 신뢰성을 향상시키지만, 홉 수가 커질수록 성능이 급격히 떨어진다. 따라서 기존 방안들은 종단 간 홉 수가 큰 대규모 무선 센서 망에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 대규모 무선 센서 망에서 신뢰성 보장을 위한 기회적 다중경로 라우팅 방안을 제안한다. 서로 다른 특성 때문에 다중경로 라우팅과 기회 라우팅을 동시에 적용하는 것은 매우 어렵다. 제안방안은 구간 단위의 라우팅을 통해 두 방안을 동시에 적용함으로써 종단 간 신뢰성을 크게 향상시킨다. 또, 기회적 다중경로 라우팅을 통해 요구되는 신뢰성을 보장하기 위해 구간 신뢰성 개념을 제안한다. 각 구간에서의 신뢰성을 요구되는 종단 간 신뢰성보다 높게 설정함으로써 종단 간 신뢰성을 보장할 수 있다. 성능 평가 결과는 제안방안이 기존 방안에 비해 대규모 무선 센서 망에서의 신뢰성 보장에 더 적합함을 보인다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권2호
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• pp.764-784
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• 2017

Energy efficiency is an essential requirement in designing a MAC protocol for wireless sensor networks (WSNs) using battery-operated sensor nodes. We proposed a new receiver-initiated MAC protocol, RIX-MAC, based on the X-MAX protocol with asynchronous duty cycles. In this paper, we analyzed the performance of RIX-MAC protocol in terms of throughput, delay, and energy consumption using the model. For modeling the protocol, we used the Markov chain model, derived the transmission and state probabilities, and obtained the equations to solve the performance of throughput, delay, and energy consumption. Our proposed model and analysis are validated by comparing numerical results obtained from the model, with simulation results using NS-2.