• 인터넷정보학회논문지
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• 제5권5호
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• pp.27-37
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• 2004

기존의 ad hoc 네트워크 라우팅 프로토콜들은 노드의 동적인 특성으로 인하여 확장성에 제약을 받는다. 클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 노드들을 클러스터로 분할하고 그들간에 계층적인 라우팅을 수행한다. 이러한 계층적인 특징은 ad hoc 네트워크 라우팅 프로토콜의 확장성을 보장한다. 그러나 기존의 k-hop클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 헤더의 제어 부하 등과 같은 문제점온 갖는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 ad hoc 네트워크에 대해 위임 기능을 이용한 새로운 k-hop(k>3) 클러스터 기반 라우팅 구조를 제안한다. 이 구조는 멤버들을 효율적으로 관리하기 위해 트리 토폴로지를 사용한다. 헤더는 모든 멤버들에 대한 라우팅 테이블을 관리하지 않고, 멤버들 중에서 자신과 이웃하는 노드들에 대한 라우팅 테이블과 나머지 노드들에 대한 멤버 리스트만을 관리하고, 더 낮은 레벨에 있는 노드들은 중간 노드가 관리한다. 제안된 메커니즘은 클러스터 헤더의 제어 부하를 다소 줄일 수 있다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제1권1호
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• pp.49-54
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• 2005

With the recent advances in Micro Electro Mechanical System (MEMS) technology, low cost and low power consumption wireless micro sensor nodes have become available. However, energy-efficient routing is one of the most important key technologies in wireless sensor networks as sensor nodes are highly energy-constrained. Therefore, many researchers have proposed routing protocols for sensor networks, especially cluster-based routing protocols, which have many advantages such as reduced control messages, bandwidth re-usability, and improved power control. Some protocols use information on the locations of sensor nodes to construct clusters efficiently. However, it is rare that all sensor nodes know their positions. In this article, we propose another cluster-based routing protocol for sensor networks. This protocol does not use information concerning the locations of sensor nodes, but uses the remaining energy of sensor networks and the desirable number of cluster heads according to the circumstances of the sensor networks. From performance simulation, we found that the proposed protocol shows better performance than the low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH).

• 한국통신학회논문지
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• 제37C권12호
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• pp.1256-1262
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• 2012

이동 애드혹 네트워크는 고정된 기반 망의 도움 없이 이동 단말만으로 구성된 자율적이고 독립적인 네트워크이다. 최근 애드혹 네트워크의 보안성과 효율성을 높이는 방법으로 클러스터 기반 애드혹 네트워크가 대두되고 있다. 또한 이에 적합한 라우팅 프로토콜 역시 활발히 연구되고 있다. 하지만 클러스터 기반 ad-hoc 네트워크에서 보안을 고려한 라우팅 프로토콜에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 클러스터 기반 애드혹 네트워크에서 공격에 안전한 보안 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안하는 보안 라우팅 프로토콜은 Diffie-Hellman 키 교환, HMAC, 디지털 서명 등을 사용하여 라우팅 메시지에 대한 무결성을 보장하여 안전한 경로 설정을 수행하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권6호
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• pp.91-105
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• 2010

유비쿼터스 컴퓨팅 시대의 핵심 기반 기술로서 무선 센서 네트워크 통신 기술에 대한 연구가 점차 확산되고 있다. 특히 센서 노드는 에너지 자원이 한정되어 있기 때문에, 에너지 효율적인 라우팅 기법을 통해 통신 에너지를 감소시키는 것이 가장 중요하다. 기존의 클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 헤더를 임의로 선정함으로써 효율적으로 클러스터 헤더를 선정하지 못하는 문제점을 지닌다. 또한 기존의 클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 대규모 크기의 네트워크를 지원하지 못하기 때문에 다양한 응용에서 활용될 수 없다. 따라서, 본 논문에서는 기존 클러스터 기반 라우팅 기법의 문제점을 해결하기 위하여, 대표경로를 이용한 새로운 클러스터 기반 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안하는 기법은 홉 수 기반의 대표경로를 생성함으로써 분산된 클러스터 헤더를 지닌 효율적인 클러스터를 구성한다. 또한, 클러스터 멤버 노드와 클러스터 헤더간의 데이터 통신 및 클러스터 헤더간의 통신을 위하여 멀티 홉 통신을 지원한다. 마지막으로 LEACH와 Mutihop-LEACH와의 성능 비교를 통해 제안하는 기법이 신뢰성 및 확장성 측면에서 성능이 우수함을 제시한다.

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.61-68
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• 2020

Nuclear power plants have a lower cost of power generation, and they are more eco-friendly than other power generation plants. Also, we need to prepare nuclear plant accidents because of their severe damage. In the event of a safety accident, such as a radiation leak, by applying a wireless sensor network to a nuclear power plant, many sensor nodes can be used to monitor radiation and transmit information to an external base station to appropriately respond to the accident. However, applying a wireless sensor network to nuclear power plants requires routing protocols that consider the sensor network size and bypass obstacles such as plant buildings. In general, the hierarchical-based routing protocols are efficient in energy consumption. In this study, we look into the problems that may occur if hierarchical-based routing protocols are applied to nuclear power plants and propose improved routing protocols to solve these problems. Simulation results show that the proposed routing protocol is more effective in energy consumption than the existing LEACH protocol.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제13권9호
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• pp.920-926
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• 2007

Establishing a fixed path for the message delivery through a wireless network is impossible due to the mobility. Among the number of routing protocols that have been proposed for wireless ad-hoc networks, the AODV(Ad-hoc On-demand Distance Vector) algorithm is suitable in the case of highly dynamic topology changes, along with ZigBee Routing(ZBR), with the exception of route maintenance. Accordingly, this paper introduces a routing scheme focusing on the energy efficiency and route discovery time for wireless alarm systems using IEEE 802.15.4-based ZigBee. Essentially, the proposed routing algorithm utilizes a cluster structure and applies ZBR within a cluster and DSR (Dynamic Source Routing) between clusters. The proposed algorithm does not require a routing table for the cluster heads, as the inter-cluster routing is performed using DSR. The performance of the proposed algorithm is evaluated and compared with ZBR using an NS2 simulator. The results confirm that the proposed Cluster-based AODV (CAODV) algorithm is more efficient than ZBR in terms of the route discovery time and energy consumption.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권7호
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• pp.1735-1755
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• 2012

Wireless sensor networks (WSNs) are becoming increasingly attractive for a variety of applications and have become a hot research area. Routing is a key technology in WSNs and can be coarsely divided into two categories: flat routing and hierarchical routing. In a flat topology, all nodes perform the same task and have the same functionality in the network. In contrast, nodes in a hierarchical topology perform different tasks in WSNs and are typically organized into lots of clusters according to specific requirements or metrics. Owing to a variety of advantages, clustering routing protocols are becoming an active branch of routing technology in WSNs. In this paper, we present an overview on clustering routing algorithms for WSNs with focus on differentiating them according to diverse cluster shapes. We outline the main advantages of clustering and discuss the classification of clustering routing protocols in WSNs. In particular, we systematically analyze the typical clustering routing protocols in WSNs and compare the different approaches based on various metrics. Finally, we conclude the paper with some open questions.

• 한국통신학회논문지
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• 제27권6C호
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• pp.544-561
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• 2002

본 논문에서는 이동 ad-hoc 네트워크(Mobile Ad-hoc Networks)에서 인접 단말(node)간에만 경로 설정 정보를 교환하는 협의의 네트워크인 가상 클러스터(Virtual Cluster)를 정의하고, 이를 기반으로 하는 새로운 형태의 혼합 방식 경로 설정 프로토콜(Virtual Cluster-based Routing Protocol. VCRP)을 제안한다. 이는 단말이 전체 네트워크의 구성 및 비용 정보를 알고 즉시 경로를 설정할 수 있는 Proactive Routing Protocol (PRP)이 갖는 짧은 전송 지연시간의 장점과 모든 단말이 자신을 제외한 어떠한 단말과도 정보를 교환하지 않고 단지 경로탐색 패킷(Route Query Packet)에 의존하여 동작하는 Reactive Routing Protocol (RRP)이 갖는 우수한 오버헤드 효율성의 장점을 동시에 만족하도록 설계된 방식이다. 이는 경로탐색 패킷이 가상 클러스터가 갖는 장점을 이용하여 적은 오버헤드로 신속하게 네트워크 토폴로지 정보의 수집이 가능한 형태로 수정된 전파(flooding) 기법에 기인한 것이다. 또한, 제안 방식은 수집된 정보를 기반으로 최적 경로뿐만 아니라 부수적으로 백업 경로를 동시에 파악할 수 있기 때문에 이를 이용하는 프로토콜(Virtual Cluster-based Routing Protocol with Backup Route: VCBRP)도 고려하였다. VCRP와 VCBRP 방식은 네트워크 토폴로지 변화에 대해 강인한 특성을 지니며, 동시에 패킷 전송 지연(Packet Transfer Delay), 링크 단절률(Link Failure Ratio), 그리고 무선 자원 수율(Throughput) 및 오버헤드 효율성의 성능이 기존의 경로 설정 프로토콜들에 비해 우수함을 모의 실험을 통해 검증했다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권4호
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• pp.1419-1436
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• 2020

For an energy harvesting sensor network, when the network lifetime is not the only primary goal, maximizing the network performance under environmental energy harvesting becomes a more critical issue. However, clustering protocols that aim at providing maximum information throughput have not been thoroughly explored in Energy Harvesting Wireless Sensor Networks (EH-WSNs). In this paper, clustering protocols are studied for maximizing the data transmission in the whole network. Based on a long short-term memory (LSTM) energy predictor and node energy consumption and supplement models, an uneven clustering protocol is proposed where the cluster head selection and cluster size control are thoroughly designed for this purpose. Simulations and results verify that the proposed scheme can outperform some classic schemes by having more data packets received by the cluster heads (CHs) and the base station (BS) under these energy constraints. The outcomes of this paper also provide some insights for choosing clustering routing protocols in EH-WSNs, by exploiting the factors such as uneven clustering size, number of clusters, multiple CHs, multihop routing strategy, and energy supplementing period.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권4호
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• pp.741-762
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• 2011

Recently, multicast routing protocols become increasingly important aspect in Mobile Ad hoc Networks (MANETs), as they effectively manage group communications. Meanwhile, multimedia and real-time applications are becoming essential need for users of MANET. Thus it is necessary to design efficient and effective Quality of Service (QoS) multicast routing strategies. In this paper, we address the scalability problem of multicast routing protocols to support QoS over MANETs. In particular, we introduce a Position-Based QoS Multicast Routing Protocol (PBQMRP). Basically, the protocol based on dividing the network area into virtual hexagonal cells. Then, the location information is exploited to perform efficient and scalable route discovery. In comparison with other existing QoS multicast routing protocols, PBQMRP incurs less control packets by eliminating network flooding behavior. Through simulation, the efficiency and scalability of PBQMRP are evaluated and compared with the well-known On-Demand Multicast Routing Protocol (ODMRP). Simulation results justify that our protocol has better performance, less control overhead and higher scalability.