• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권12호
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• pp.5614-5633
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• 2018

Mobile Edge Computing (MEC) and Wireless Power Transfer (WPT) are both recognized as promising techniques, one is for solving the resource insufficient of mobile devices and the other is for powering the mobile device. Naturally, by integrating the two techniques, task will be capable of being executed by the harvested energy which makes it possible that less intrinsic energy consumption for task execution. However, this innovative integration is facing several challenges inevitably. In this paper, we aim at prolonging the battery life of mobile device for which we need to maximize the harvested energy and minimize the consumed energy simultaneously, which is formulated as residual energy maximization (REM) problem where the offloading ratio, energy harvesting time, CPU frequency and transmission power of mobile device are all considered as key factors. To this end, we jointly optimize the offloading ratio, energy harvesting time, CPU frequency and transmission power of mobile device to solve the REM problem. Furthermore, we propose an efficient convex optimization and sequential unconstrained minimization technique based combining method to solve the formulated multi-constrained nonlinear optimization problem. The result shows that our joint optimization outperforms the single optimization on REM problem. Besides, the proposed algorithm is more efficiency.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권5호
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• pp.1618-1637
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• 2014

Clustering wireless sensor network is an efficient way to reduce the energy consumption of individual nodes in a cluster. In clustering, multihop routing techniques increase the load of the Cluster head near the sink. This unbalanced load on the Cluster head increases its energy consumption, thereby Cluster heads die faster and create an energy hole problem. In this paper, we propose an Energy Balancing Cluster Head (EBCH) in wireless sensor network. At First, we balance the intra cluster load among the cluster heads, which results in nonuniform distribution of nodes over an unequal cluster size. The load received by the Cluster head in the cluster distributes their traffic towards direct and multihop transmission based on the load distribution ratio. Also, we balance the energy consumption among the cluster heads to design an optimum load distribution ratio. Simulation result shows that this approach guarantees to increase the network lifetime, thereby balancing cluster head energy.

• Journal of Communications and Networks
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• 제13권3호
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• pp.266-276
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• 2011

In wireless networks, it is well-known that intermediate nodes can be used as cooperative relays to reduce the transmission energy required to reliably deliver a message to an intended destination. When the network is under a central authority, energy allocations and cooperative pairings can be assigned to optimize the overall energy efficiency of the network. In networks with autonomous selfish nodes, however, nodes may not be willing to expend energy to relay messages for others. This problem has been previously addressed through the development of extrinsic incentive mechanisms, e.g., virtual currency, or the insertion of altruistic nodes in the network to enforce cooperative behavior. This paper considers the problem of how selfish nodes can decide on an efficient energy allocation and endogenously form cooperative partnerships in wireless networks without extrinsic incentive mechanisms or altruistic nodes. Using tools from both cooperative and non-cooperative game theory, the three main contributions of this paper are (i) the development of Pareto-efficient cooperative energy allocations that can be agreed upon by selfish nodes, based on axiomatic bargaining techniques, (ii) the development of necessary and sufficient conditions under which "natural" cooperation is possible in systems with fading and non-fading channels without extrinsic incentive mechanisms or altruistic nodes, and (iii) the development of techniques to endogenously form cooperative partnerships without central control. Numerical results with orthogonal amplify-and-forward cooperation are also provided to quantify the energy efficiency of a wireless network with sources selfishly allocating transmission/relaying energy and endogenously forming cooperative partnerships with respect to a network with centrally optimized energy allocations and pairing assignments.

• 한국항행학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.35-43
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• 2014

본 논문은 무선 전력 전송에 관한 이론을 토대로 송신부와 수신부의 두 개의 평면 코일 사이의 자기 유도 원리의 다양한 조건 변화에 따른 무 접촉 무선 전력 전송에 관한 연구이다. 실험은 무 접촉 방식으로 전력을 전송 할 수 있는 송신부인 1차 측 코일과 수신부인 2차 측 코일 및 하프브리지 직렬 공진 컨버터를 적용한 무선 전원 장치의 송신부 회로와 수신부회로의 출력 전압 및 전원을 계산할 수 있는 환경을 마련해 주었다. 송신부의 유도 결합 공진 컨버터의 주 전원은 태양광 전지 모듈과 대체 광원으로서 인공 광원(할로겐 램프)을 이용하여 전기 에너지로 변환 시켜 사용하였으며 태양광 발전으로부터 공급받은 24 V 전원을 무선 전력 전송 장치를 위한 입력 전원으로 사용하였다. 실험 결과, 전달 받은 전력은 수신부 회로에서 조명을 밝히거나 배터리를 충전하는데 사용된다. 그리고 송신부의 출력 측에서 측정을 통해 수신부의 입력 전력과 비교하여 무선 전력 전송 효율은 약 70~89%로 나타났다. 또한 이 논문을 위해서, 무선 전력 전송 시 이물질이 간섭하였을 때, ID 검증 방식과 전압의 위상차 비교 방법을 통해 효율성 실험을 하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.1613-1616
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• 2008

A Transcutaneous Energy Transmission System (TET) has been developed for the wireless energy transmission with two magnetically coupled coils. A resonance circuit is used to raise the induced voltage and current of the secondary coil. Its resonance frequency depends on the internal resistance of circuit and the transferred energy. Because the transferred energy usually changes in wide range, the output voltage is unstable and the energy transferring efficiency decrease. A push-pull class E amplifier is usedto generate high frequency AC voltage. To maintain proper resonance frequency, the voltage output of the amplifier was continuously monitored and adjusted to the optimized resonance frequency. Because of its high frequency (370 kHz), a phase lockedloop circuit and a comparator are used to monitor the output waveform. The results of experimentaldata show that the PLL circuit can increase the transmission efficiency and stabilize the output voltage of TET.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.109-114
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• 2013

수중 무선 센서 네트워크에서 센싱 데이터는 수온과 염도 등 평균 계산 등을 사용하여 병합이 가능한 경우가 많다. 데이터 병합은 수중 무선 센서 네트워크에서 패킷의 수를 줄이고 에너지를 절약하는 데 큰 도움이 된다. 하지만 데이터 병합으로 인해 지연이 발생할 수 있고, 불필요하게 긴 경로나 싱크 방향이 아닌 경로를 통해 패킷이 전달되는 단점이 있다. 본 논문에서는 이런 문제를 완화할 수 있는 데이터 병합 기반의 새로운 경로 결정 알고리즘을 제안한다. 제안 논문은 간섭 없이 지연을 줄이고 싱크 방향이 아닌 경로를 제거하여 에너지 효율성을 최대화 한다. 실험 결과를 통해 제안 알고리즘이 에너지 효율과 패킷 지연 면에 있어 우수함을 알 수 있다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권6호
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• pp.926-937
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• 2016

In this paper, we study the feasibility of receiver diversity for application to downlink cellular networks, where low-energy devices are equipped with information decoding and energy harvesting receivers for simultaneous wireless information and power transfer. We compare several options that are based on selection combining and maximum ratio combining, which provide different implementation complexities. By capitalizing on the Frechet inequality, we shed light on the advantages and limitations of each scheme as a function of the transmission rate and harvested power that need to be fulfilled at the low-energy devices. Our analysis shows that no scheme outperforms the others for every system setup. It suggests, on the other hand, that the low-energy devices need to operate in an adaptive fashion, by choosing the receiver diversity scheme as a function of the imposed requirements. With the aid of stochastic geometry, we introduce mathematical frameworks for system-level analysis. We show that they constitute an important tool for system-level optimization and, in particular, for identifying the diversity scheme that optimizes wireless information and power transmission as a function of a sensible set of parameters. Monte Carlo simulations are used to validate our findings and to illustrate the trade-off that emerge in cellular networks with simultaneous wireless information and power transfer.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제4권9호
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• pp.385-392
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• 2015

사물인터넷에서 전력이나 컴퓨팅 등 자원이 한정된 무선 노드 사이에 데이터를 효율적으로 전송하는 무선 네트워크 기술이 중요하며, 의미 있는 데이터 생성과 전송을 위해서 모든 노드 사이에 시각 동기화가 필요하다. 무선 센서 네트워크에서 여러 방식의 시각 동기화 프로토콜이 제안되었는데, 플러딩에 의한 방안도 그중의 하나이다. 이 방식은 다른 방식에 비하여 알고리즘이 간단하고, 토폴로지 변화에 영향을 받지 않는 장점을 가지고 있음에도 불구하고 지나치게 많은 데이터 전송이 요구되어 결과적으로 전력 소모가 많다. 전력이 한정적인 무선 노드에서는 가능한 성능을 저하시키지 않으면서 전력 소모를 줄이는 것이 중요하므로, 이 논문에서는 플러딩에 기반한 에너지 효율적인 시각 동기화 프로토콜을 제안한다. 시뮬레이션을 통하여 가장 대표적인 프로토콜인 FTSP(Flooding Time Synchronization Protocol)와 성능을 비교하고, 에너지 효율 면에서 우수한 프로토콜임을 보인다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.497-506
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• 2024

본 논문에서는 상용전원 주파수(60 Hz)를 사용하여 중전력 무선전력전송을 구현한 것이다. 일반적인 자기유도 무선전력전송 장치는 수십 kHz 이상 사용하기 때문에 상용전원 주파수(60 Hz)를 그대로 사용할 수 없고, 교류/직류 변환기를 사용하여 60 Hz 전원주파수를 DC로 만들고, 고주파 파워앰프를 사용하여 DC를 수십 KHz로 만들어서 사용한다. 자기유도 무선전력전송에서 교류/직류 변환기와 고주파 파워앰프를 제거하고, 송전 공진탱크, 송전코일, 수전 공진탱크, 수전코일 만으로 구성한 상용전원 주파수를 사용하는 극저주파 무선전력전송 시스템을 구현하고, 무선전력전송 실험으로 검증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.183-190
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• 2014

본 논문에서는 다중 채널을 지원하는 무선 센서 네트워크에서 에너지 소비를 줄이기 위하여 우선순위를 기반으로 사용가능한 채널의 수를 달리하는 전송 기법을 제안한다. 센서 네트워크에서는 센서 노드들은 데이터 전송시에 가장 많은 에너지를 소비하고 전송거리가 길수록 더 많은 에너지를 소모한다. 그러므로 먼 거리에서 전송된 패킷의 전송 실패로 인한 재전송은 추가적인 많은 에너지 소모를 유발한다. 이에 본 논문에서는 재전송으로 인한 추가적인 에너지 소모를 줄이기 위해서 전송 거리가 먼 센서 노드들에게 높은 우선순위를 배정하여 안정적인 전송 환경을 제공한다. 높은 우선순위의 수신 데이터를 위해서 사용가능한 채널의 수를 보다 많이 할당한다. 실험의 결과 제안 기법은 연결실패확률과 재전송에 따른 에너지 소모량에서 좋은 성능을 보였다.