• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권9호
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• pp.4242-4263
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• 2017

Multi-User Multiple-Input Multiple-Output (MU-MIMO) technology has recently attracted significant attention from academia and industry because of it is increasingly important role in improving networks' capacity and data rate. Moreover, MU-MIMO systems for the Fifth Generation (5G) have already been researched. High Quality of Service (QoS) and efficient operations at the Medium Access Control (MAC) layer have become key requirements. In this paper, we propose a downlink MU-MIMO MAC protocol based on adaptive Channel State Information (CSI) feedback (called MMM-A) for Wireless Local Area Networks (WLANs). A modified CSMA/CA mechanism using new frame formats is adopted in the proposed protocol. Specifically, the CSI is exchanged between stations (STAs) in an adaptive way, and a packet selection strategy which can guarantee a fairer QoS for scenarios with differentiated traffic is also included in the MMM-A protocol. We then derive the expressions of the throughput and access delay, and analyze the performance of the protocol. It is easy to find that the MMM-A protocol outperforms the commonly used protocols in terms of the saturated throughput and access delay through simulation and analysis results.

• Current Optics and Photonics
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• 제1권4호
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• pp.315-324
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• 2017

In recent years, multicast services such as high-definition television (HDTV), video conferencing, interactive distance learning, and distributed games have increased exponentially, and wavelength-division multiplexing (WDM) networks are considered to be a promising technology due to their support for multicast applications. Multicast survivability in WDM networks has been the focus of extensive attention since a single-link failure in an optical network may result in a massive loss of data. But the improvement of network survivability increases energy consumption due to more resource allocation for protection. In this paper, an energy-efficient multicast algorithm (EEMA) is proposed to reduce energy consumption in WDM networks. Two cost functions are defined based on the link state to determine both working and protection paths for a multicast request in WDM networks. To increase the number of sleeping links, the link cost function of the working path aims to integrate new working path into the links with more working paths. Sleeping links indicate the links in sleep mode, which do not have any working path. To increase bandwidth utilization by sharing spare capacity, the cost function of the protection path is defined to use sleeping fibers for establishing new protection paths. Finally, the performance of the proposed algorithm is evaluated in terms of energy consumption, and also the blocking probability is evaluated under various traffic environments through OPNET. Simulation results show that our algorithm reduces energy consumption while maintaining the quality of service.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권4B호
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• pp.236-244
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• 2012

무선 네트워크에서 최소 에너지 브로드캐스트 문제는 네트워크에 배치된 모든 노드가 브로드캐스팅과정에서 데이터 전송에 사용되는 에너지를 최소화하는 문제이다. 본 논문은 무선 센서 네트워크에서 최소 에너지 브로드캐스트 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 메타휴리스틱 기법인 타부서치 알고리즘을 제안한다. 보다 효과적인 해 검색을 위해 제안된 알고리즘은 새로운 이웃해 생성방식과 복구함수를 적용한다. 제안된 알고리즘의 성능평가는 배치된 모든 노드로의 브로드캐스팅 시 전송 에너지와 알고리즘 실행시간 관점에서 기존의 알고리즘과 비교를 하였으며, 실험 결과에서 제안된 알고리즘이 최소 에너지 브로드캐스트 문제에 효과적으로 적용됨을 보여준다.

• 스마트미디어저널
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• 제5권1호
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• pp.55-60
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• 2016

센서노드의 이동성 허용은 센서 네트워크의 효율적인 설계 및 시스템 성능 향상에 기여할 수 있다. 하지만, MAC 프로토콜 및 라우팅 프로토콜에 많은 기능적 변화가 필요하다. 특히, 노드 이동성을 고려한 에너지 효율적인 전송 메커니즘에 대한 연구가 매우 중요하다. 본 논문은 모바일 센서 네트워크 환경에서 센서노드가 싱크노드를 향하여 데이터를 전달할 때 인접 노드들의 거리 정보에 따라 다음 노드를 결정하고, 이를 토대로 거리에 따른 전송 출력을 적절히 제어하는 메커니즘을 제안한다. 시뮬레이션 방법을 통한 성능분석 결과, 본 논문에서 제안한 메커니즘이 평균 에너지 소모량, 네트워크 수명 등의 성능 지표에 대해 기존 최단 홉 라우팅 방식보다 에너지 효율을 향상시킨 것으로 분석되었다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제7권2호
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• pp.221-240
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• 2011

Vehicular networks are a promising application of mobile ad hoc networks. In this paper, we introduce an efficient broadcast technique, called CB-S (Cell Broadcast for Streets), for vehicular networks with occlusions such as skyscrapers. In this environment, the road network is fragmented into cells such that nodes in a cell can communicate with any node within a two cell distance. Each mobile node is equipped with a GPS (Global Positioning System) unit and a map of the cells. The cell map has information about the cells including their identifier and the coordinates of the upper-right and lower-left corner of each cell. CB-S has the following desirable property. Broadcast of a message is performed by rebroadcasting the message from every other cell in the terrain. This characteristic allows CB-S to achieve an efficient performance. Our simulation results indicate that messages always reach all nodes in the wireless network. This perfect coverage is achieved with minimal overhead. That is, CB-S uses a low number of nodes to disseminate the data packets as quickly as probabilistically possible. This efficiency gives it the advantage of low delay. To show these benefits, we give simulations results to compare CB-S with four other broadcast techniques. In practice, CB-S can be used for information dissemination, or to reduce the high cost of destination discovery in routing protocols. By also specify the radius of affected zone, CB-S is also more efficient when broadcast to a subset of the nodes is desirable.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제33권2호
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• pp.165-174
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• 2006

매우 제한된 연산능력과 메모리 그리고 소용량 배터리를 가진 센서 노드로 구성된 센서 네트워크에서 플러딩이나 기존에 제안된 애드혹 라우팅 프로토콜을 적용하여 데이타를 전달하는 것은 현실적인 방안이 되지 못한다. 본 논문에서 우리는 ELF(Energy-efficient Localized Flooding)라고 하는 에너지 효율적인 데이타 전달 프로토콜을 제안하고자 한다. ELF 프로토콜은 소스 센서 노드와 이동성을 갖는 싱크 노드 간의 데이타 전달에 있어서 tracking zone이전 까지는 유니캐스트를 통해서 데이타 메시지가 포워딩되며, tracking tone내에서는 지역적인 플러딩을 통해서 데이타가 전달되도록 하여 유니캐스트와 플러딩의 장점을 적절하게 결합하고 있다. 시뮬레이션을 결과에 따르면, ELF는 매우 높은 data delivery ratio를 유지하면서도 average energy consumption 및 average delay는 낮은 특성을 보임으로써 센서 네트워크의 데이타 전달 방법으로써 매우 효과적임을 확인할 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권10호
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• pp.4883-4901
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• 2016

Energy efficiency in Wireless Sensor Networks (WSNs) is very appealing research area due to serious constrains on resources like storage, processing, and communication power of the sensor nodes. Due to limited capabilities of sensing nodes, such networks are composed of a large number of nodes. The higher number of nodes increases the overall performance in data collection from environment and transmission of packets among nodes. In such networks the nodes sense data and ultimately forward the information to a Base Station (BS). The main issues in WSNs revolve around energy consumption and delay in relaying of data. A lot of research work has been published in this area of achieving energy efficiency in the network. Various techniques have been proposed to divide such networks; like grid division of network, group based division, clustering, making logical layers of network, variable size clusters or groups and so on. In this paper a new technique of group based WSNs is proposed by using some features from recent published protocols i.e. "Energy-Efficient Multi-level and Distance Aware Clustering (EEMDC)" and "Energy-Efficient Multi-level and Distance Aware Clustering (EEUC)". The proposed work is not only energy-efficient but also minimizes the delay in relaying of data from the sensor nodes to BS. Simulation results show, that it outperforms LEACH protocol by 38%, EEMDC by 10% and EEUC by 13%.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제35권4호
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• pp.292-300
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• 2008

무선 메쉬 네트워크나 무선 센서 네트워크와 같은 다중-홉(Multi-hop) 무선 네트워크에서는 노드들이 배터리를 이용하여 작동하는 경우가 많기 때문에 에너지 효율적인 라우팅이 중요한 문제이다. 지금까지 가장 에너지 효율적인 경로를 찾는 여러 기법들이 제안되었지만 이런 방식은 찾아낸 경로만을 사용함으로써 그 경로 상의 노드들의 에너지가 집중적으로 소모되어 네트워크의 전체적인 수명(lifetime)을 최대화하지 못한다는 단점을 가진다. 또한 이런 단점에 착안하여 네트워크의 수명을 최대화하기 위해 여러개의 경로들을 변경해가며 사용하는 기법들 역시 제안되었지만 경로 설정 및 변경 시에 발생하는 오버헤드가 크다는 한계를 가지고 있다. 본 논문은 선형 프로그래밍(Linear Programming)을 이용하여 네트워크의 수명을 최대화시키는 다중 최적 라우팅을 구하고 그 결과에 단일 최적 라우팅을 구하는 근사 알고리즘(approximation algorithm)을 적용하는 방식을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안한 방식의 성능을 기존의 다른 기법들의 성능과 비교한다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제13C권6호
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• pp.741-748
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• 2006

센서 기술의 발전으로 무선 센서 네트워크는 빠르게 발전하고 있으며, 다양한 분야의 적용이 예상되고 있다. 무선 센서 네트워크에서 가장 중요한 요소 중의 하나는 네트워크를 에너지 효율적으로 운용하는 것이다. 이러한 목적을 위해 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 LEACH-C에서 제안한 클러스터 헤드 선정 알고리즘에 노드들의 밀도를 같이 고려한 향상된 클러스터 헤드 선정 알고리즘을 제안하고 시뮬레이션 하였다. 제안된 알고리즘은 LEACH-C와 실행 속도는 거의 유사하면서 11% 이상의 성능 향상 결과를 제공하였다. 본 논문의 시뮬레이션 결과는 클러스터 헤드 선정 시에 헤드와 다른 노드들 간의 거리 뿐 아니라 밀도를 고려하는 것이 센서네트워크의 에너지 이용에 보다 효율적임을 보여주었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권8A호
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• pp.791-800
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• 2010

최근 무선 센서 네트워크는 언제, 어디서나 통신이 가능한 환경을 구현하는 유비쿼터스 컴퓨팅 기술의 한 분야로 각광받고 있다. 관리자가 감지 대상 지역을 이동하면서 정보를 수집하고 사용하기 위해서 싱크 노드의 이동성이 필수적으로 요구된다. 무선 센서 네트워크에서 이동 싱크 노드와 관련된 가장 대표적인 기법으로 두 계층 데이터 전송 방식(TTDD)이 제안되었으나, 많은 제어 패킷으로 에너지 효율성이 떨어진다. 이를 해결하기 위해 클러스터 기반의 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜(CBPER)이 제안되었다. 하지만 CBPER은 보이드 그리드가 발생하면 싱크 노드 또는 소스 노드까지 데이터가 정확하게 전달되지 못한다는 한계를 가진다. 이 논문에서는 CBPER의 데이터 전송 실패를 해결하고 에너지 소비를 줄일 수 있는 무선 센서 네트워크에서 이동 싱크 노드를 적용한 정적 그리드 기반의 에너지 효율적 라우팅 프로토콜을 제안한다. NS-2에 의한 성능평가를 통해 제안 기법이 CBPER 기법보다 약 34%정도 에너지 측면에서 효율적이며, 싱크 노드까지 더 정확한 데이터 전송이 이루어진다는 것을 증명하였다.