• 전기전자학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.71-76
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• 2009

As one of the most important requirements for wireless sensor networks, prolonging network lifetime can be realized by minimizing energy consumption in cluster heads as well as sensor nodes. While most of the previous researches have focused on the energy of sensor nodes, we devote our attention to cluster heads because they are most dominant source of power consumption in the cluster-based sensor networks. Therefore, we seek to minimize energy consumption by minimizing the maximum(MINMAX) energy dissipation at each cluster heads. This work requires energy-efficient clustering of the sensor nodes while satisfying given energy constraints. In this paper, we present a constraint satisfaction modeling of cluster-based routing in a heterogeneous sensor networks because mixed integer programming cannot provide solutions to this MINMAX problem. Computational experiments show that substantial energy savings can be obtained with the MINMAX algorithm in comparison with a minimum total energy(MTE) strategy.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제12권3호
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• pp.186-192
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• 2014

Monolithic three-dimensional integrated chips (3D ICs) are an emerging technology that offers an integration density that is some orders of magnitude higher than the conventional through-silicon-via (TSV)-based 3D ICs. This is due to a sequential integration process that enables extremely small monolithic inter-tier vias (MIVs). For a monolithic 3D memory, we first explore the static random-access memory (SRAM) design. Next, for digital logic, we explore several design styles. The first is transistor-level, which is a design style unique to monolithic 3D ICs that are enabled by the ultra-high-density of MIVs. We also explore gate-level and block-level design styles, which are available for TSV-based 3D ICs. For each of these design styles, we present techniques to obtain the graphic database system (GDS) layouts, and perform a signoff-quality performance and power analysis. We also discuss various challenges facing monolithic 3D ICs, such as achieving 50% footprint reduction over two-dimensional (2D) ICs, routing congestion, power delivery network design, and thermal issues. Finally, we present design techniques to overcome these challenges.

• 전자공학회논문지
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• 제53권6호
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• pp.55-66
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• 2016

파워 게이팅은 반도체 칩의 누설전류(leakage current)를 감소시키는 데 효과적인 기술로 알려져 있으며, 전원 차단용 파워게이팅 셀 (power-gating cell, PGC)에서의 IR drop 증가로 인한 성능 및 신뢰성 저하에 대해 많은 연구가 이루어져왔다. 그러나 최신 공정에서는 트랜지스터 사이즈 감소 추세에도 불구하고 금속 배선의 스케일링이 제한됨에 따라, IR drop에 견고한 파워 게이팅 설계 시 셀 배치와 금속 배선 면적을 고려한 새로운 접근 방식이 필요하다. 본 논문에서는 셀 점유율(cell utilization)과 소모 전류에 근거한 로직 셀 배치 기법을 통해 PGC 면적 및 IR drop을 개선한 파워 게이팅 설계 방법을 제안한다. 28nm 공정으로 제조된 스마트폰용 어플리케이션 프로세서(Application processor, AP) 내 고속 디지털 코어에 적용한 결과 기존 PGC 배치 기법 대비 PGC 면적은 12.59~16.16%, 최대 IR drop은 8.49% 감소함을 확인하였다.

• ETRI Journal
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• 제28권4호
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• pp.475-485
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• 2006

Network-on-chip (NoC) is an emerging design paradigm intended to cope with future systems-on-chips (SoCs) containing numerous built-in cores. Since NoCs have some outstanding features regarding design complexity, timing, scalability, power dissipation and so on, widespread interest in this novel paradigm is likely to grow. The test strategy is a significant factor in the practicality and feasibility of NoC-based SoCs. Among the existing test issues for NoC-based SoCs, test access mechanism architecture and test scheduling particularly dominate the overall test performance. In this paper, we propose an efficient NoC-based SoC test scheduling algorithm based on a rectangle packing approach used for current SoC tests. In order to adopt the rectangle packing solution, we designed specific methods and configurations for testing NoC-based SoCs, such as test packet routing, test pattern generation, and absorption. Furthermore, we extended and improved the proposed algorithm using multiple test clocks. Experimental results using some ITC'02 benchmark circuits show that the proposed algorithm can reduce the overall test time by up to 55%, and 20% on average compared with previous works. In addition, the computation time of the algorithm is less than one second in most cases. Consequently, we expect the proposed scheduling algorithm to be a promising and competitive method for testing NoC-based SoCs.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.274-280
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• 2011

최근 연구가 활발히 전행되고 있는 IP기반 무선 센서네트워크 기술은 현대인들 삶의 질적 향상이나 요구사항을 만족시키기 위해 반드시 필요한 기술 중의 하나이다. IP기반 무선 센서네트워크의 대표 기술로는 6LoWPAN 프로토콜이 있다. 기존 6LoWPAN 프로토콜 상에서 제공되는 기능 중 단편화 기법은 여러 개의 IEEE 802.15.4 프레임이 나뉘어져 도착하는 것을 말하는데, 센서네트워크의 프로토콜 데이터 단위가 102바이트인데 반해 IPv6의 최대 전송 단위가 1280바이트로 큰 차이를 보이기 때문에 이를 극복하기 위한 기술로 단편 패킷 전송의 특성상 많은 에너지 소모가 일어난다. 본 논문에서 제안한 ID 기반 단편 패킷 전송 기법을 적용한 결과 주소 방식(16, 64bit)에 따라 약 7-22% 정도 전송횟수가 감소되었다. 뿐만 아니라, 기존 LOAD 라우팅 프로토콜을 사용하여 경로 설정을 할 경우 센서노드가 통신을 할 수 없는 경우가 아니면 한번 설정된 경로는 변하지 않는다. 이는 특정 노드의 에너지 고갈을 야기 시키고 네트워크 전체에 영향을 주기 때문에 적절한 에너지 분배가 이루어져야 한다. 에너지 분배를 고려할 수 있도록 제안한 LOAD 라우팅 프로토콜은 통신이 이루어질수록 전체 네트워크 내에 모든 노드들의 에너지는 균등하게 유지됨을 보였다. 또한 한 번의 라우팅 수행 시 이웃 노드들의 정보를 획득할 수 있어 원 홉 데어터 전송에 소모되는 에너지를 절약할 수 있다. 따라서 본 논문에서 제안된 6LoWPAN 프로토콜은 에너지 제약 조건이 심한 무선 센서네트워크 환경에 매우 적합하다 할 수 있다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제16C권4호
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• pp.495-504
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• 2009

다수의 센서로 구성된 무선 센서 네트워크는 다양한 환경에서의 정보수집을 목적으로 하며 현재 다양한 분야에 응용 및 활용이 되고 있다. 센서 네트워크를 구성하는 각 센서 노드들은 한정된 전력의 배터리로 동작하므로 에너지 효율성 및 장시간의 네트워크 수명을 제공하는 것이 센서 네트워크의 중요한 연구 목표 중 하나이다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크의 에너지 효율성을 향상 시키고 데이터 신뢰성을 보장하기 위해 새로운 클러스터 기반의 지역 멀티홉 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 클러스터 내의 멀티홉 형성으로 센서 노드들의 데이터 전송을 위한 에너지 소비를 최소화하며 지역 클러스터 헤드 순환 기법을 통해 기존 클러스터링 기법에서 빈번한 클러스터 구성으로 인한 에너지 낭비를 효율적으로 관리한다. 시뮬레이션을 통해 기존에 제안되었던 LEACH, LEACH-C, PEACH와 비교해 전체 노드의 에너지 소모를 균등하게 하여 에너지 효율성을 향상시키고 네트워크 수명을 연장하였음을 확인하였다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제45권1호
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• pp.62-69
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• 2008

본 논문에서는 ZigBee와 SIP를 이용하여 사용자의 위치와 시간에 상관없이 사용자의 상태를 의료진과 사용자가 쉽게 확인할 수 있도록 실시간으로 생체 신호를 전송하고 모니터링하는 시스템을 제안하였다. 센서와 사용자 무선 단말기 사이의 데이터 전송을 구조가 간단하고 낮은 원가의 장점을 가지는 ZigBee로 구현하였으며, ZigBee를 이용한 센서 네트워크 구성 시 기존의 Ad-hoc 라우팅 프로토콜을 사용하지 않고 트리 기반의 네트워크를 구성함으로써 에너지 소모량을 감소시켰다. 또한 WLAN 기반의 사용자 무선 단말기와 모니터링 콘솔, SIP 서버, 데이터베이스 서버로 시스템을 구성하였다. 실시간 생체 신호 모니터링 시스템을 구현함으로써 U-Health 서비스가 가능하게 되고, 의료 서비스의 효율성을 향상시킨다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권7B호
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• pp.1098-1104
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• 2010

최근 무선 센서 네트워크(WSN : Wireless Sensor Network)에서 센서노드의 에너지 소모 균등성과 효율성을 향상시켜 전제 네트워크의 수명을 최대화하기 위한 다양한 멀티 홉 라우팅 프로토콜들이 제안되고 있다. 특히, 멀티홉기법이 향상된 에너지 효율성과 실제 적용 가능한 모델로 큰 각광받고 있다. 기존 멀티-홉 기법에서는 센서노드사이 거리에 따라 발송 에너지 능동조절 가능하다는 가정을 전제로 한다. 그러나 무선센서의 물리적 특성을 고려해보면 멀티-홉 기법의 이 가정은 현재 무선통신시스템기술로 실현하기 어렵다. 이 논문에서는 모든 센서노드는 일정한 전파범위를 유지한다는 물리특성을 기초로 에너지 효율성을 향상시킨 저 전력 클러스터링 기법을 제안한다. 제안기법은 기존기법보다 실제 무선센서네트워크 적용하기 용이하다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.440-448
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• 2021

본 논문은 스마트 그리드 환경에 사용되는 네트워크 기술의 문제점을 제시하고, 이를 해결하기 위해 블록체인 기반의 LoRa 멀티홉 네트워크를 제안하고 구현한다. 스마트 그리드는 다양한 환경에 구축되어 운영되기 때문에 인터넷 인프라 구축이 불가능한 경우가 있다. 저자는 Flooding 라우팅 프로토콜을 사용한 멀티홉으로 LoRa 네트워크를 제안한다. 스마트 그리드 환경은 응용에 따라 다양한 전력망 프로토콜을 사용하는 독립적인 네트워크를 구성한다. 이는 네트워크마다 독립적인 인프라를 구축해야 한다는 문제가 있다. 이를 하나의 게이트웨이 장치가 다중 전력망 프로토콜을 지원하여 네트워크 통합이 가능한 방법을 구현한다. 마지막으로 스마트 그리드 환경에서 데이터의 무결성을 보장하기 위해 하이퍼레저 기반의 블록체인을 LoRa 네트워크에 적용하고 물리적으로 분산하여 보안성을 강화하였다. 세 가지 제안사항을 실제 테스트베드에 구축 후 실험을 통해 네트워크가 정상적으로 동작함을 확인하였다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제15권6호
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• pp.663-673
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• 2014

WBAN은 인체 내부 및 외부에 부착한 디바이스를 무선으로 연결하여 통신하는 근거리 무선통신 기술로 IEEE 802.15.6 TG BAN을 중심으로 물리, 데이터 링크, 네트워크, 응용계층에서 표준화가 진행되고 있다. WBAN 기술은 전력제한 및 생체특성을 반영하여 센서와 지그비 디바이스를 사용하여 에너지 효율적으로 구성한다. 무선 센서 네트워크는 다수의 센서노드와 센서노드가 전송하는 센싱 데이터를 수집하는 싱크노드로 구성된다. 센서노드는 넓은 지역에 정해진 형태없이 배치되어 프로토콜에 의해 자가구성 능력을 가진다. 본 논문에서는 WBAN 환경에서 적용되고 있는 ZigBee 무선 통신 환경의 주소 지정방식과 라우팅 알고리즘의 성능을 향상시키기 위한 새로운 좌표 값 알고리즘을 제안하였다. 기존 Cskip 알고리즘을 이용한 분산 주소 할당 기법의 낭비되는 주소공간의 문제를 해결하기 위해 (x,y,z) 3개의 좌표 축을 제안하여 16bit 주소공간을 분할하여 사용한다. 각 노드에서 라우팅 시 좌표 값을 이용하여 적은 비트별 연산이 수행되며 멀티 홉을 감소시킬 수 있다. 이에 대한 성능 분석으로 제안한 알고리즘은 수학적 분석 모델을 사용하였고 ZigBee 무선 통신 환경의 계층적 라우팅에서 사용하는 경로 벡터를 사용하여 센서 노드의 멀티 홉 카운트 결과를 도출하였다. 수학적 분석 결과 ZigBee 분산 주소 할당 기법과 기존 알고리즘에 비해 평균 멀티 홉의 수가 감소함으로써 에너지 효율이 향상됨을 입증하였다.