• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권12호
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• pp.3071-3095
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• 2013

Configuring optimization of wireless sensor networks, which can improve the network performance such as utilization efficiency and network lifetime with minimal energy, has received considerable attention in recent years. In this paper, a cross layer optimal approach is proposed for multi-source linear network and grid network under Rayleigh block-fading channels, which not only achieves an optimal utility but also guarantees the end-to-end reliability. Specifically, in this paper, we first strictly present the optimization method for optimal nodal number $N^*$, nodal placement $d^*$ and nodal transmission structure $p^*$ under constraints of minimum total energy consumption and minimum unit data transmitting energy consumption. Then, based on the facts that nodal energy consumption is higher for those nodes near the sink and those nodes far from the sink may have remaining energy, a cross layer optimal design is proposed to achieve balanced network energy consumption. The design adopts lower reliability requirement and shorter transmission distance for nodes near the sink, and adopts higher reliability requirement and farther transmission distance for nodes far from the sink, the solvability conditions is given as well. In the end, both the theoretical analysis and experimental results for performance evaluation show that the optimal design indeed can improve the network lifetime by 20-50%, network utility by 20% and guarantee desire level of reliability.

• 정보처리학회논문지C
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• 제17C권5호
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• pp.433-440
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• 2010

무선 센서 네트워크에서 에너지 효율성, 전송 지연 그리고 확장성은 중요한 요구사항이며, 특히 다수의 노드로 구성된 무선 센서 네트워크의 경우 네트워크 라이프타임 연장을 위해 제한된 배터리 전력 내에서 각 노드의 에너지 소비를 최소화 시켜야한다. 또한 전송률을 향상시키기 위해서는 각 센서 노드의 에너지 소비를 최소화하기 위한 효율적인 알고리즘과 에너지 관리 기술이 요구된다. 본 논문은 무선 센서 네트워크 환경에서 센서 데이터 전송을 위해 경로의 겹침이 없는 다중경로 프로토콜을 제안한다. 제안한 방법은 다중경로를 검색하고 라우팅 테이블에 다중경로를 추가시켜 센서 데이터 전송의 감소를 통해 네트워크 오버헤드를 최소화 시킨다. 제안한 라우팅 프로토콜은 각 노드의 에너지 소비를 최소화하고, 싱크 노드가 수신 강도 범위 내, 외부에 위치하더라도 센서 네트워크의 생명주기를 연장할 수 있다. 실제 데이터를 이용하여 현실 모델에 맞게 센서 네트워크를 구축하고 제안 기법의 타당성을 검증하며, 전체 에너지의 소비량을 평가한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권4호
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• pp.1237-1255
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• 2014

In wireless sensor networks (WSNs), hierarchical clustering is an efficient approach for lower energy consumption and extended network lifetime. In cluster-based multi-hop communications, a cluster head (CH) closer to the sink is loaded heavier than those CHs farther away from the sink. In order to balance the energy consumption among CHs, we development a novel cluster-based routing protocol for corona-structured wireless sensor networks. Based on the relaying traffic of each CH conveys, adequate radius for each corona can be determined through nearly balanced energy depletion analysis, which leads to balanced energy consumption among CHs. Simulation results demonstrate that our clustering approach effectively improves the network lifetime, residual energy and reduces the number of CH rotations in comparison with the MLCRA protocols.

• 센서학회지
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• 제19권5호
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• pp.342-348
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• 2010

The wireless sensor networks have been extensively researched. One of the issues in wireless sensor networks is a developing energy-efficient clustering protocol. Clustering algorithm provides an effective way to extend the lifetime of a wireless sensor networks. In this paper, we proposed an energy efficient clustering scheme by adjusting group size. In sensor network, the power consumption in data transmission between sensor nodes is strongly influenced by the distance of two nodes. And cluster size, that is the number of cluster member nodes, is also effected on energy consumption. Therefore we proposed the clustering scheme for high energy efficiency of entire sensor network by controlling cluster size according to the distance between cluster header and sink.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권4A호
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• pp.450-457
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• 2008

에너지 효율적 전송기술은 무선 PAN(WPAN: Wireless Personal Area Network) 장치들과 같이 에너지 소모에 있어서 제약을 많이 받는 무선장치의 동작 시간을 최대화하기 위해서 필수적으로 요구되는 핵심 기술이다. 더욱이, WPAN이 TDMA 동작 방식과 연동되어 수행될 때, 할당된 각 time 슬롯에서 실제 물리적 전송의 QoS 요구 사항에 대한 보장은 설계시 만족시켜야 하는 또 다른 중요 설계 고려사항이다. 따라서, 본 논문에서는 TDMA 기반의 비경합 매체 접근 프로토콜과 함께 동작하는 WPAN을 위한 에너지-효율적이며 동시에 QoS를 고려한 전송 방법을 제안한다. 제안한 알고리즘을 통해서 전송파워, 물리적 데이터 전송율(변조 수준/방식), 에너지 소모 최소화, 그리고 동시에 할당된 time 구간에서 요구되는 QoS 만족시키는 fragment 크기 등에 대한 최적 조합을 결정할 수 있다. 제안한 알고리즘과 기존의 알고리즘과의 차이점은 전송파워, 데이터 전송율 및 fragment 크기에 대한 모든 파라미터의 조합을 찾는 것이다. 시뮬레이션 결과는 제안한 알고리즘을 통하여 처리량과 에너지 소모 측면에서 성능이 향상되었음을 보인다.

• International Journal of Contents
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• 제7권1호
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• pp.8-13
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• 2011

For energy-efficiency in Wireless Sensor Networks (WSNs), when a sensor node detects events, the sensing period for collecting the detailed information is likely to be short. The lifetime of WSNs decreases because communication modules are used excessively on a specific sensor node. To solve this problem, the TARP decentralized network packets to neighbor nodes. It considered the average data transmission rate as well as the data distribution. However, since the existing scheme did not consider the energy consumption of a node in WSNs, its network lifetime is reduced. In this paper, we propose an energy awareness congestion control scheme based on genetic algorithms in WSNs. The proposed scheme considers the remaining amount of energy and the transmission rate on a single node in fitness evaluation. Since the proposed scheme performs an efficient congestion control, it extends the network lifetime. In order to show the superiority of the proposed scheme, we compare it with the existing scheme through performance evaluation. It is shown that the proposed scheme enhances the data fairness and improves the network lifetime by about 27% on average over the existing scheme.

• 한국통신학회논문지
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• 제37B권12호
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• pp.1186-1194
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• 2012

무선 센서 네트워크에서 에너지 효율성을 문제를 해결하기 위해 다중 홉 전송 방식을 사용할 수 있다. 다중 홉전송 방식은 전체 에너지 소비량을 줄일 수는 있으나 네트워크의 라이프타임을 심각하게 감소시킬 수 있다. 노드들은 자신의 잔여에너지에 따라 다른 노드의 패킷을 릴레이 해줄지를 결정해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 우리는 strike and bargaining 알고리즘 (SBA)를 제안한다. 라우팅 경로는 각 노드의 특정값 (wage)에 따라 결정된다. 각 노드는 주변 노드와 wage를 협상한 후 합당한 wage를 결정하고 그에 따라 최적의 라우팅 경로를 결정한다. 분석과 시뮬레이션을 통해 우리는 SBA가 최적의 성능에 근접할 수 있음을 보인다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.88-91
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• 2015

무선전력전송은 별도의 전송선로 없이 에너지를 전달하는 기법으로, 기존의 무선통신에서의 신호가 아닌 에너지 자체의 전달을 목적으로 한다. 원거리 마이크로파 전력송수신기는 RF 발진회로, 고이득 안테나, 정류회로 등으로 구성되는데, 상용화를 위해서는 저렴한 고출력 발진회로 및 설치가 용이한 안테나 설계의 어려움이 해결되어야할 과제이다. 이것 때문에 발진회로와 개별 안테나가 각각 연결된 에너이로 구성된 시스템 채택이 예상된다. 본 고찰는 무선전력 송수신기의 전력계통의 영향 분석 일환으로 수행하였다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제19권2호
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• pp.67-72
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• 2021

Wireless sensor networks (WSNs) require an enormous number of sensor nodes (SNs) to maintain processing, sensing, and communication capabilities for monitoring targeted sensing regions. SNs are generally operated by batteries and have a significantly restricted energy consumption; therefore, it is necessary to discover optimization techniques to enhance network lifetime by saving energy. The principal focus is on reducing the energy consumption of packet sharing (transmission and receiving) and improving the network lifespan. To achieve this objective, this paper presents a novel improved energy-efficient cluster-based routing protocol (IECRP) that aims to accomplish this by decreasing the energy consumption in data forwarding and receiving using a clustering technique. Doing so, we successfully increase node energy and network lifetime. In order to confirm the improvement of our algorithm, a simulation is done using matlab, in which analysis and simulation results show that the performance of the proposed algorithm is better than that of two well-known recent benchmarks.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권1호
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• pp.20-39
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• 2020

This paper considers a downlink multi-carrier cooperative non-orthogonal multiple access (NOMA) transmission, where no direct link exists between the far user and the base station (BS), and the communication between them only relies on the assist of the near user. Firstly, the BS sends a superimposed signal of the far and the near user to the near user, and then the near user adopts simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) to split the received superimposed signal into two portions for energy harvesting and information decoding respectively. Afterwards, the near user forwards the signal of the far user by utilizing the harvested energy. A minimum data is required to ensure the quality of service (QoS) of the far user. We jointly optimize power allocation, subcarrier allocation, time allocation, the power allocation (PA) coefficient and the power splitting (PS) ratio to maximize the number of data bits received at the near user under the energy causality constraint, the minimum data constraint and the transmission power constraint. The block-coordinate descent method and the Lagrange duality method are used to obtain a suboptimal solution of this optimization problem. In the final simulation results, the superiority of the proposed NOMA scheme is confirmed compared with the benchmark NOMA schemes and the orthogonal multiple access (OMA) scheme.