• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.1-14
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• 2016

본 논문은 사물 무선 서브 망을 모바일 망과 인터넷을 차례로 연계하는 무선 게이트웨이 처리 방식을 중심으로 데이터 유실이 있는 전송 방법과 데이터 무손실 전송 방법으로 구분하여 각 방법에 대한 일반적 전송 방식들을 두 가지 씩 4가지 타입을 제안하고, 각 타입의 일반적 처리 절차를 상태천이모델(Sate Transition Model)을 이용하여 설계한다. 도출된 각 상태천이도를 기반으로 각 타입들의 기능들을 실제로 구현하고 테스트함으로써 이들 방식들의 성능을 평가한다. 평가 결과로서, 다른 타입들과 비교해 볼 때, 여러 대기 상태들에서 데이터 혹은 응답 수신을 위해 저전력 Sleep모드-인터럽트와 폴링을 조합한 타입이 폴링만 사용하거나 Sleep모드-인터럽트만을 사용하는 방법보다 데이터 전송 실시간성, 데이터 유실도, 에너지 소모 등에서 가장 좋은 성능을 보인다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권8호
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• pp.10-15
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• 2012

본 논문에서는 파워게이팅과 전압레벨조절을 이용하여 누설전류를 줄인 SRAM을 제안하였다. 제안된 파워게이팅 기법은 데이터를 저장하지 않은 메모리 셀 블록의 전력공급을 차단함으로써 누설전류를 크게 감소시키고, 제안된 전압레벨조절 기법은 데이터가 저장된 메모리 셀 블록의 접지전압을 올림으로써 누설전류를 줄여준다. $4K{\times}8$비트 SRAM 칩은 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정으로 제작되었고 VDD=1.2V로 동작하였다. 메모리 사용률이 0~100%에 대하여, 동작 모드에서의 누설전류는 $1.23{\sim}9.87{\mu}W$이고 대기 모드에서 누설전류는 $1.23{\sim}3.01{\mu}W$였다. 대기 모드 동안에, 제안된 SRAM의 누설전류는 기존의 SRAM의 12.5~30.5%로 감소하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.1-8
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• 2008

최근에 대표적인 센서 노드 운영체계인 TinyOS를 이용하여 센서 네트워크를 개발하여 다양한 유비쿼터스 응용 서비스를 개발하고 있다. 이들 TinyOS 기반의 센서 네트워크에서는 상황 정보를 획득하기 위해 센서로부터 센싱된 정보의 전달과 수집을 집중적으로 수행한다. 이에 본 논문에서는 센서 노드의 전력 상태를 파악하여 이를 토대로 센서 노드를 수면, 활동, power off 모드로 전환하는 센서 노드 제어 알고리즘을 제시한다. 그리고 이 알고리즘을 토대로 센서 네트워크의 센서 노드, 싱크, 서버에서 센서 제어 모듈을 설계하고 구현한다. 이를 위하여 센서 노드의 센서 전력제어 모듈과, USN 서버의 센싱 데이터 수신 및 도시 모듈과 센서 제어 모듈을 설계하고 TinyOS와 자바 언어를 이용하여 구현한다. 이를 통하여 센서 노드의 전력 상태를 확인하여 데이터 수집이 어려울 경우 수면이나 power off 모드로 전환하여 전력 손실을 방지하고, 주변 환경이 정상적일 경우 활동 모드로 변경함으로써 효과적으로 센서 노드의 전력을 제어할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권6호
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• pp.89-95
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• 2008

본 논문에서는 필터방식 얼굴검출 하드웨어를 저전력 설계하고 그에 따른 전력 소모량을 분석하였다. 얼굴검출 하드웨어는 입력되는 영상에서 얼굴의 위치를 검출하며 내부적으로 6개 모듈과 11개의 모듈 간 버퍼가 삽입되어 각 모듈이 순환 연산한다. 따라서 저전력 설계를 위해 SLEEP 모드와 ACTIVE 모드를 적용하였고, 해당 하드웨어에 모듈별 그리고 레지스터별 클럭게이팅(Clock Gating) 기술을 적용하였다. 추가적으로 모듈간 버퍼는 메모리 파티션을 통해 메모리에서 소비하는 전력양을 줄였으며 게이트 레벨에서도 저전력 설계 기술(Gate level power optimization)을 적용하였다. 이는 삼성 0.18um 공정의 STD130 라이브러리를 사용하여 Synopsis(사)의 Power-Compiler를 통해 구현되었으며 동사의 Prime-Power에 의해 소비 전력량을 측정하였다. 그 결과 저전력 설계 기술을 적용하기 전과 비교하여 ACTIVE 모드일 경우 약 68%의 전력 소모를 줄였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.411-414
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• 2011

본 논문에서는 DPSS 기능을 갖는 3중 모드 DC-DC buck 변환기를 설계하였다. 설계된 buck 변환기는 부하 전류가 큰 경우(80mA~500mA)에는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식을 사용하고, 부하 전류가 작은 경우(1mA~80mA)에는 PFM(Pulse Frequency Modulation) 제어 방식을 사용하며, 부하 전류가 1mA 이하인 대기모드(sleep-mode)에서는 LDO(Low Drop Out)를 사용한다. 또한, PFM 제어 방식에서 부하 전류가 작은 경우 효율을 증가시키기 위해 DPSS(Dynamic Partial Shutdown Strategy) 기법을 사용하였다. 그 결과 넓은 부하 전류 범위에서 높은 효율을 얻을 수 있다. 제안된 벅 변환기는 CMOS 0.18um 공정을 이용하여 설계되었다. 3.3V의 입력전압을 받아 2.5V의 출력전압으로 강압시키며, 최대 부하전류는 500mA이고, 스위칭 주파수는 1MHz이다. 최대효율은 97.03 %, 칩 크기는 PAD를 포함하여 $1465um{\times}895um$이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.890-893
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• 2010

무선 센서 네트워크에서 각 노드들은 일반적으로 자체 충전이 어려운 배터리를 전원으로 사용하고 배터리 방전시의 교체도 어렵기 때문에 제한된 에너지원 내에서의 각 노드들의 수명 연장을 위한 연구는 중요한 이슈가 되어 왔다. 그래서 각 노드들의 에너지 소비량을 최소한으로 하는 많은 방법들이 제안되었으며 특히 에너지 효율적인 MAC 프로토콜에 관한 연구가 활발히 진행되었다. 그 중 경쟁 기반 MAC 프로토콜인 T-MAC은 S-MAC의 고정된 듀티 사이클에 적응성을 추가한 프로토콜로서 각 노드가 활성 모드에서 수면 모드로 진입하기 전 고정된 timeout을 주게 된다. 이 고정된 timeout 내에서 송수신되는 데이터가 없으면 각 노드들은 수면 모드로 진입하게 되는데 timeout은 항상 고정되어 있기 때문에 송수신 되는 데이터가 없을 때에는 불필요한 에너지 소비를 발생시킨다. 본 논문에서는 확률적으로 timeout을 분석하고 확률에 따른 timeout을 제공하여 timeout 동안의 불필요한 에너지 소모를 줄임으로서 에너지의 효율을 높일 수 있는 적응형 timeout 기반 MAC 프로토콜을 제안한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.1646-1652
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• 2010

무선 센서 네트워크에서의 통신은 여러 계층으로 나뉘어 각 계층별 역할을 수행하므로 무선통신이 가능할 수 있다. 센서 네트워크에서의 통신계층 중 하나인 MAC(Medium Access Control)계층은 데이터의 에러, 흐름을 제어하고 자원을 관리하기 위해서 사용되며 MAC Protocol을 사용하여 센서 노드간의 통신을 보장한다. 본 논문에서는 에너지 효율성 측면을 강조한 S-MAC. T-MAC 프로토콜의 문제점을 알아보고 SYNC 패킷에 RTS 패킷이 추가된 기법을 이용하여 컨트롤 패킷 전송 시간동안 꼭 필요한 노드만 컨트롤 패킷을 송수신하고, 나머지 노드들은 Sleep 함으로써, 모든 노드가 깨어있는 시간을 효율적으로 줄여 에너지 효율성을 강조하였다. SYNC+RTS 패킷을 보내고 패킷을 받는 노드는 순간 자신이 이번 주기 동안 깨어 있을 필요가 없음을 알고 바로 Sleep모드로 들어가서 기존의 MAC프로토콜보다 에너지가 효율적임을 수학적으로 증명하고 MATLAB으로 시뮬레이션 하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.1792-1798
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• 2010

홈 게이트웨이는 홈 네트워크의 지속적인 서비스를 제공해야 한다. 그러나 유비쿼터스 홈 네트워크 영역 확산될수록 홈 게이트웨이의 전력 소비는 기하급수적으로 증가한다. 이에 본 논문에서는 홈 게이트웨이가 지속적인 서비스를 유지하면서도 사용자 트래픽이 없는 구간에 저전력 모드로 전환되도록 제어한다. 이를 위해 기존의 유휴 시간 패턴을 고려하여 다음 유휴 시간을 예측하였다. 네트워크 활용 패턴의 유사성을 상세하고 가변적으로 반영하기 위하여, 요일별 생활 패턴을 프로파일링하여 적용하였다. 유휴 시간의 특성을 전체 평균과 요일별 생활 패턴으로 각각 프로파일링한 데이터를 실제값과 비교한 결과, 전체 평균 적용한 경우 유휴 시간의 예측치와 실제 값의 오차가 최소 0.43%에서 최대 4%로 나타났다. 이에 반해, 요일별 패턴을 적용한 경우, 유휴 시간의 예측치와 실제 값의 오차가 최소 0.06%에서 최대 2%로 나타났다. 이로서 네트워크 활용 패턴을 적용하는 방식이 더 효율적임을 알 수 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.1000-1002
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• 2005

최대 7기기까지의 슬레이브 디바이스들과 연결이 가능한 블루투스 피코넷에서, RF 연결단으로 송신되는 무선 데이터는 블루투스 버전 1.1 송신 규약에 적합하도록 1마이크로미터 단위로 슬라이싱되어 베이스밴드 입력단으로 들어오게 된다. 본 연구에서는 상대적으로 불안정한 RF 디바이스에서 베이스밴드로 전달되는 아날로그 신호를 1 마이크로미터 단위의 정확한 슬라이싱을 가능하게 해 주고, 또한 불안정한 아날로그에 대한 신호의 노이즈를 제거할 수 있는 디지털 로우패스 필터를 설계하였다. 설계된 디지털 로우패스필터는 블루투스 RF 일체형 베이스밴드 침의 절전 모드, 정상동작 모드와 고속 동작 모드인 12MHz, 24MHz, 48MHz 각 주파수에서 모두 정상적으로 동작하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권11A호
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• pp.903-911
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• 2011

이 논문에서는 무선 센서네트워크의 한정된 에너지 사용의 문제점을 해결하기 위해 노드 적응적 데이터 병합 및 전달 기법을 제안한다. 기존 무선 센서네트워크 환경에서 에너지 효율을 위해 사용되었던 계층적 구조 방식의 LEACH나 TEEN 방식을 기반으로 제안된 방법은 모든 라운드에서 전송 데이터가 있는 멤버노드(Member Node:MN)이나 전송 데이터가 없는 MN 모두에게 프레임을 할당하여 전송데이터가 없는 MN도 활성상태 모드(Active Mode)로 에너지를 소비한다. 또한 수집 데이터가 있다해도 이전 전송 데이터와 동일한 경우에도 데이터를 전송함으로 MN의 에너지 소비를 가중시킨다. 대부분의 계층적 방식은 LEACH를 기반으로 제안되었다. 따라서 이 논문에서는 이런 문제를 해결하기 위해 센싱 데이터가 있는 MN에게만 프레임을 할당한다. 또한 센싱 데이터가 있는 MN 중 이전 전송 데이터와 통일한 데이터를 센싱한 MN는 휴지상태 모드(Sleep Mode)로 전환하여 중복 데이터 전송을 피해 클러스터헤드(Cluster Head:CH)의 데이터전송 에너지를 감소하고 CH에서 데이터 병합 에너지를 감소하여 네트워크 전체 에너지 효율성을 제공한다.