• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권9호
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• pp.4220-4241
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• 2017

For the downlink energy-harvesting small cell network, this paper proposes an interference management algorithm based on distributed coalitional game. The cooperative interference management problem of the energy-harvesting small cells is modeled as a coalitional game with transfer utility. Based on the energy harvesting strategy of the small cells, the time sharing mode of the small cells in the same coalition is determined, and an optimization model is constructed to maximize the total system rate of the energy-harvesting small cells. Using the distributed algorithm for coalition formation proposed in this paper, the stable coalition structure, optimal time sharing strategy and optimal power distribution are found to maximize the total utility of the small cell system. The performance of the proposed algorithm is discussed and analyzed finally, and it is proved that this algorithm can converge to a stable coalition structure with reasonable complexity. The simulations show that the total system rate of the proposed algorithm is superior to that of the non-cooperative algorithm in the case of dense deployment of small cells, and the proposed algorithm can converge quickly.

• Journal of Communications and Networks
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• 제14권2호
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• pp.151-161
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• 2012

This paper considers a two-user Gaussian interference channel with energy harvesting transmitters. Different than conventional battery powered wireless nodes, energy harvesting transmitters have to adapt transmission to availability of energy at a particular instant. In this setting, the optimal power allocation problem to maximize the sum throughput with a given deadline is formulated. The convergence of the proposed iterative coordinate descent method for the problem is proved and the short-term throughput maximizing offline power allocation policy is found. Examples for interference regions with known sum capacities are given with directional water-filling interpretations. Next, stochastic data arrivals are addressed. Finally, online and/or distributed near-optimal policies are proposed. Performance of the proposed algorithms are demonstrated through simulations.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제17권4호
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• pp.159-167
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• 2018

본 논문에서는 다중 사용자 기반의 비결합 무선 에너지 하베스팅 네트워크에서 에너지 효율을 최적화하는 알고리즘을 제안하고 사용자들의 다양한 지리적 분포 시나리오를 가정하여 에너지 효율의 변화의 트랜드를 분석 및 실험하였다. 무선 데이터 전송 및 무선 에너지 충전이 동시에 이루어지는 무선 에너지 하베스팅 네트워크에서는 에너지 효율 지표는 네트워크 성능을 판단하는 주요한 지표로서 이를 향상시키기 위해서 다양한 요소가 어떻게 영향을 줄 수 있는지 조사할 필요가 있다. 본 논문에서의 모의실험 결과에서 효과적으로 에너지 효율 내지 무선 전력전송 효율을 증대시키기 위해서 두 송신기 hybrid-access point (H-AP)와 power beacon (PB)을 기준으로 사용자들의 분포 형태가 중요한 요소라는 점을 확인할 수 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.666-669
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• 2020

Energy harvesting sensor networks have the ability to collect energy from the environment to overcome the power limitations of traditional sensor networks. The sensor network, which has a limited transmission range, delivers data to the destination node through a multi-hop method. The routing protocol should consider the power situation of nodes, which is determined by the residual power and energy harvesting rate. At this time, if only considering the magnitude of the power, power imbalance can occur among nodes and it can induce instantaneous power shortages and reduction of network lifetime. In this paper, we designed a routing protocol that considers the balance of power as well as the residual power and energy harvesting rate.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.670-675
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• 2018

센서네트워크의 전력문제를 해결할 수 있는 에너지 수집형 무선 센서네트워크 (EH-WSN)에 대한 관심이 증가하고 있다. EH-WSN에서는 에너지 수집과 소비의 균형을 맞추기 위한 on-off 듀티싸이클링에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나 환경감시를 위한 EH-WSN에서 센싱된 데이터의 긴급성과 에너지 수집율은 네트워크의 성능을 결정하는 중요한 요소가 된다. 따라서 단순히 전력의 균형 상태를 유지하는 것 이외에 센싱된 데이터의 중요도 및 에너지 수집율에 따라 듀티싸이클 주기를 조절할 필요성이 대두된다. 본 논문에서는 환경감시를 위한 EH-WSN에서 기존의 전력만을 고려한 on-off 듀티싸이클링의 문제점을 분석하고, 센싱값의 변화율 및 크기값에 의한 센싱 데이터의 우선순위 및 에너지 수집율 등을 고려하여 적응적으로 on-off 주기를 결정하는 듀티싸이클 스케줄링 기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안된 듀티싸이클 스케줄링의 성능을 분석하였다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.79-86
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• 2016

In wireless sensor networks, increasing the sensing rate of each node to improve the data accuracy usually incurs a decrease of network lifetime. In this study, an energy-adaptive data compression scheme is proposed to efficiently control the sensing rate in an energy-harvesting wireless sensor network (WSN). In the proposed scheme, by utilizing the surplus energy effectively for the data compression, each node can increase the sensing rate without any rise of blackout time. Simulation result verifies that the proposed scheme gathers more amount of sensory data per unit time with lower number of blackout nodes than the other compression schemes for WSN.

• 전자공학회논문지
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• 제53권4호
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• pp.87-93
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• 2016

본 논문에서는 모바일 애드혹 무선 센서 네트워크에서 RF 에너지 하베스팅 기반 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안된 라우팅 프로토콜의 주요한 특징 및 기여도는 다음과 같다. 첫째, 모바일 센서 노드의 잔여에너지와 RF 에너지 하베스팅을 기반으로 한 라우팅 경로 설정. 둘째, 네트워크 및 경로의 생존시간을 증가시키기 위해서 모바일 센서 노드들의 에너지를 기반으로 한 경로의 평균 가용성과 안정성을 고려하여 경로를 설정한다. OPNET을 사용한 제안된 라우팅 프로토콜의 성능평가 결과는 RF 에너지 하베스팅을 기반으로 하여 경로의 가용성과 안정성을 고려한 라우팅 방법이 경로의 라이프타임을 효과적으로 향상 시키는 것을 확인 할 수 있음을 보여준다.

• ETRI Journal
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• 제37권4호
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• pp.804-812
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• 2015

Energy harvesting (EH) technology in the field of wireless sensor networks (WSNs) is gaining increasing popularity through removing the burden of having to replace/recharge depleted energy sources by energy harvester devices. EH provides an alternative source of energy from the surrounding environment; therefore, by exploiting the EH process, WSNs can achieve a perpetual lifetime. In view of this, emphasis is being placed on the design of new medium access control (MAC) protocols that aim to maximize the lifetime of WSNs by using the maximum possible amount of harvested energy instead of saving any residual energy, given that the rate of energy harvested is greater than that which is consumed. Various MAC protocols with the objective of exploiting ambient energy have been proposed for energy-harvesting WSNs (EH-WSNs). In this paper, first, the fundamental properties of EH-WSN architecture are outlined. Then, several MAC protocols proposed for EH-WSNs are presented, describing their operating principles and underlying features. To give an insight into future research directions, open research issues (key ideas) with respect to design trade-offs are discussed at the end of this paper.

• 스마트미디어저널
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• 제8권2호
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• pp.21-28
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• 2019

최근의 에너지 하베스팅 무선 센서 네트워크에 대한 연구는 제한된 에너지 자원 문제를 해결하여 네트워크 수명을 효율적으로 연장시킬 수 있는 기술 개발에 집중되고 있다. 에너지 하베스팅 기술은 무선신호에 포함된 에너지를 이용하여 배터리를 충전시킴으로써 네트워크 수명을 지속적으로 연장시킬 수 있는 장점을 지니고 있으나 에너지를 수확하는 시간 동안에는 데이터를 전송할 수 없기 때문에 에너지 수확양이 증가할수록 데이터 전송지연도 증가하는 문제점을 지니고 있다. 이에 따라 에너지 하베스팅 무선 센서 네트워크를 설계할 때에는 네트워크 수명 연장뿐만 아니라 전송지연 축소 문제를 모두 고려하여야 한다. 본 논문에서는 네트워크에 유입되는 트래픽 양과 수확되는 에너지양에 따라 데이터 전송에 필요한 에너지를 계산하고 패킷데이터의 전송 시간을 조절함으로써 종단간 네트워크 지연을 최소화하는 MAC 프로토콜을 제안한다. 이를 위해 에너지 수확 시간을 측정하여 네트워크의 수면 시간을 조절하는 에너지 관리 메커니즘을 설계한다. 또한, 시뮬레이션을 이용한 성능평가를 통하여 기존의 MAC 프로토콜보다 에너지 소비량과 종단간 지연 측면에서 성능이 향상됨을 보인다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.243-249
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• 2016

Energy-harvesting nodes in wireless sensor networks(WSNs) can be exhausted due to a heavy workload even though they can harvest energy from their environment. On contrast, they can sometimes fully charged, thus waste the harvested energy due to the limited battery-capacity. In order to utilize the harvested energy efficiently, we introduce a selective data compression and transmission range control scheme for energy-harvesting nodes. In this scheme, if the residual energy of a node is expected to run over the battery capacity, the node spends the surplus energy to exploit the data compression or the transmission range expansion; these operations can reduce the burden of intermediate nodes at the expanse of its own energy. Otherwise, the node performs only basic operations such as sensing or transmitting so as to avoid its blackout time. Simulation result verifies that the proposed scheme gathers more data with fewer number of blackout nodes than other schemes by consuming energy efficiently.