• ETRI Journal
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• 제42권3호
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• pp.351-365
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• 2020

Directional sensor networks (DSNs) can significantly improve the performance of a network by employing energy efficient communication protocols. Neighbor discovery is a vital part of medium access control (MAC) and routing protocol, which influences the establishment of communication between neighboring nodes. Neighbor discovery is a challenging task in DSNs due to the limited coverage provided by directional antennas. Furthermore, in these networks, communication can only take place when the beams of the directional antennas are pointed toward each other. In this article, we propose a novel multiple token-based neighbor discovery (MuND) protocol, in which multiple tokens are transmitted based on an area exploration algorithm. The performance of the protocol is evaluated using the Cooja simulator. The simulation results reveal that the proposed MuND protocol achieves lower neighbor discovery latency, with a 100% neighbor discovery ratio, and has a relatively low communication overhead and low energy consumption.

• 한국통신학회논문지
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• 제38C권1호
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• pp.1-11
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• 2013

자체 배터리를 기반으로 동작하는 능동형 RFID(Radio Frequency IDentification)시스템에서 태그의 에너지 절약은 매우 중요하다. 표준 프로토콜은 태그의 에너지를 절약하기 위해 태그의 Sleep모드를 이용하여 에너지를 절약한다. Sleep모드로 동작중인 태그들은 리더로부터 특수한 신호를 수신하면 깨어나게 되며, Sleep명령어를 수신하기 전까지 지속적으로 Rx모드를 유지하여 에너지를 낭비한다. Overhearing은 태그를 목적지로 하지 않은 프레임을 수신하여 불필요한 에너지를 소모하는 상태를 말한다. 우리의 분석에 따르면 Overhearing으로 인하여 태그가 소모하는 에너지는 필수적으로 소모하는 에너지보다 수십 배나 많이 발생했다. 우리는 이 문제를 제거하기 위해 효과적인 통신 구간을 미리 태그에게 알려주는 RANO(Reservation Aloha for No Overhearing) 프로토콜을 제안한다. 우리는 실제 구현을 통해, 태그의 수, 데이터의 크기를 바꿈으로써 제안된 프로토콜의 성능을 평가하였다. 실험 결과, 제안한 프로토콜이 표준 프로토콜보다 에너지를 약 22배 절약하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.165-170
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• 2007

무선 센서 네트워크에서 클러스터링 프로토콜의 목적은 각 센서 노드의 에너지 소모를 최소화하여 네트워크의 생존 시간을 최대화 하는 것이다. 그러나 기존의 클러스터링 프로토콜은 센서 노드, 클러스터 헤드와 싱크 노드 사이의 통신방법을 제외하고 주로 클러스터를 구성하는 것에만 초점을 맞추고 있다. 본 논문에서는 기존의 클러스터링 프로토콜에 다중경로 라우팅 알고리즘을 적용하고, MAC 계층과 네트워크 계층 간의 cross-layer 설계를 이용하여 에너지 효율적인 클러스터링 프로토콜을 제안한다. 여기에서 다중경로 정보는 싱크로부터의 경로 요구 패킷을 네트워크에 전파시킴으로서 설정되며 또한 다중경로에 대한 정보는 무선채널의 브로드캐스팅 특징과 결합하여 데이터의 전송 확률을 증가시킨다. 실험 결과에 의하면 제안한 프로토콜이 클러스터 헤드의 부하를 낮춤으로써 무선 센서 네트워크의 생존 시간을 늘려주고, 네트워크 크기의 증가에 따라 에너지 소비의 증가율이 다소 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.103-111
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• 2010

본 논문에서는 TDMA ad hoc MAC 프로토콜에서 적응형 저전력 전송 기법을 이용한 효율적인 타임 슬롯 할당 데이터 전송 기법을 제안한다. Ad hoc 네트워크의 자원은 간섭과 경쟁 기반의 제한된 무선 통신 채널의 재사용을 특징으로 가지고 있기 때문에 ad hoc 알고리즘 개발 시 노드 수의 증가에 따른 효율적인 타임 슬롯 할당 및 저전력 전송 기법 문제는 주요한 연구 과제이다. 제안된 알고리즘은 이웃 클러스터의 패킷 전송에서 발생하는 전력 간섭을 최소화함으로 얻어지는 패킷 충돌 회피의 장점을 이용하여, 클러스터에서 사용되는 총 전력 소비량을 최소화하고, 나아가, TDMA 슬롯의 패킷 처리량을 높이는 것을 목표로 한다. 제안된 적응형 저전력 전송 기법을 기존의 two-tier 전력 전송 기법과 비교 분석한 결과, BMA 프로토콜에 의한 메시지 전송에서 15.8%의 에너지 사용 저감 효과를 나타내었으며, 또한 4.66% 높은 타임 슬롯 사용 효율성을 나타내었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 가을 학술발표논문집 Vol.34 No.2 (D)
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• pp.520-524
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• 2007

제한된 전지를 사용하는 노드들로 이루어진 이동 애드혹 네트워크 환경에서 멀티 홉 간의 에너지 효율적인 경로 설정은 매우 중요한 이슈이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 논문에서는 이동 애드혹 네트워크 환경에서 자주 사용되는 라우팅 프로토콜 중 하나인 AODV(Ad-hoc On-demand Distance Vector) 라우팅 프로토콜을 기반으로, 네트워크 계층과 MAC계층의 자원을 크로스 레이어 기법을 활용하여 에너지 효율적인 크로스 레이어 라우팅 프로토콜을 제안한다. 네트워크 계층에서의 이웃노드에 관한 상태 정보를 크로스 레이어 기법을 활용하여 MAC 계층의 back-off time을 적절히 조절함으로써 프레임의 충돌을 줄이고, 패킷의 경로를 설정하는데 있어서 신뢰성과 효율성을 부여하기 위한 방법으로 MAC계층의 자원을 활용하여 얻은 Collision-Level을 사용한다. 또한 Collision Level은 패킷 경로 선택에 사용되는 지연시간을 적응성 있게 줄이는 자원으로 사용된다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권7B호
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• pp.411-421
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• 2007

무선 센서 네트워크에서 가장 큰 문제 중의 한 가지는 네트워크를 구성함에 있어 에너지 소모를 최소화하는데 있다. 센서 네트워크에서 에너지를 효율적으로 사용하기 위해서 주로 다음과 같은 두 종류의 방식을 사용한다. 한 가지는 동적 전력 관리를 사용하는 것이며, 다른 한 가지는 에너지 효율적인 프로토콜을 사용하는 것이다. 전자의 경우 전원 관리자는 해당하는 이벤트들에 대해서 CPU와 해당 I/O들의 적절한 전원 상태를 관리할 책임이 있다. 하지만, 주어진 프로토콜의 내부 동작에 대해서는 관여하지 못한다. 그것은 충돌 등으로 인한 통신 상태에서의 지연에 의한 불필요한 에너지를 낭비할 가능성이 크다. 반면에 에너지 효율적인 프로토콜들은 단지 무선 모뎀의 전원 상태만을 고려한다. 본 논문에서 우리는 통신 이벤트 기반의 전력 관리를 통한 무선 센서 노드들의 불필요한 전력 소비를 충분히 줄일 수 있는 에너지 효율적인 전력 관리 방안을 제안하고, 시뮬레이션을 통해 제안하는 전력 관리 방식이 상당한 에너지를 절약 할 수 있음을 보인다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제6권2호
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• pp.70-80
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• 2007

차량 간 통신 네트워크 환경에서 차량 간 혹은 차량 대 기지국 간 통신 시 다양한 통신에 방해가 되는 장애 요소가 발생하거나 존재할 수 있다. 다양한 장애 요인들로 인하여 차량의 고장이나 긴급상황이 발생할 경우 정보 전송과정에서 통신 네트워크의 포화상태나 과도한 경쟁으로 인한 패킷의 손실 및 지연이 발생하게 된다. 이러한 결과 인적, 물적 피해와 더불어 지속적인 통신시도로 차량의 전원고갈 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 다양한 장애요인이 상존하는 도로 환경에서 종단간에 고속, 안정적일 뿐만 아니라 에너지 효율적인 프로토콜 개발이 요구된다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.3 WPAN을 기반으로 차량간 통신 시스템에서 에너지 효율적인 긴급 메세지 전송을 위한 MAC 프로토콜을 제안한다. 시뮬레이션 및 분석을 통하여 본 논문에서 제안하는 방법이 패킷충돌 및 경쟁으로 발생하는 전송지연을 감소시켰으며, 에너지 효율적인 프로토콜임을 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제10권2호
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• pp.213-220
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• 2008

This paper analyzes a broadcasting technique for wireless multi-hop sensor networks that uses a form of cooperative diversity called opportunistic large arrays (OLAs). We propose a method for autonomous scheduling of the nodes, which limits the nodes that relay and saves as much as 32% of the transmit energy compared to other broadcast approaches, without requiring global positioning system (GPS), individual node addressing, or inter-node interaction. This energy-saving is a result of cross-layer interaction, in the sense that the medium access control (MAC) and routing functions are partially executed in the physical (PHY) layer. Our proposed method is called OLA with a transmission threshold (OLA-T), where a node compares its received power to a threshold to decide if it should forward. We also investigate OLA with variable threshold (OLA-VT), which optimizes the thresholds as a function of level. OLA-T and OLA-VT are compared with OLA broadcasting without a transmission threshold, each in their minimum energy configuration, using an analytical method under the orthogonal and continuum assumptions. The trade-off between the number of OLA levels (or hops) required to achieve successful network broadcast and transmission energy saved is investigated. The results based on the analytical assumptions are confirmed with Monte Carlo simulations.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 추계종합학술대회 B
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• pp.373-376
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• 2008

무선 센서 네트워크의 센서 노드는 다양한 최소령 센서로 구성된 저전력, 저메모리, 저컴퓨터 능력을 갖고 있다. 따라서 최근 무선 센서 네트워크의 이슈는 실용적인 응용 분야에서의 에너지 보존과 네트워크 수명을 만족하는 설계 및 개발을 요구한다. 이러한 에너지 소비량과 네트워크 수명을 만족하기 위해서 효율적인 라우팅 프로토콜 연구가 지속되어야 한다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크의 LEACH, LEACH-C, MTE, 그리고 PEGASIS 라우팅 프로토콜에 대해서 비교 분석하였다. 각각의 프로토콜의 운영 시간, 밧데리 소모, 총 에너지 소모량을 비교한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권3B호
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• pp.135-143
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• 2008

본 논문은 CSMA/CA 경쟁방식 프로토콜을 사용하는 무선 PAN(WPAN: Wireless Personal Area Network)을 위해 QoS를 보장하고 에너지 효율적인 전송을 위한 방법을 제안한다. WPAN 장치들은 제한된 배터리 용량의 전지로 동작하기 때문에 에너지 소모는 WPAN 시스템에서 가장 중요한 문제 중의 하나이다. 따라서 WPAN이 경쟁기반 MAC 프로토콜을 사용할 경우 독립적 채널 접근 시도에 의한 충돌로 인하여 에너지 소모 문제는 더 중요하다. 본 논문에서는 에너지 소모를 최소화하면서 QoS를 보장하기 위해 최적의 fragment 크기, 변조 수준과 전송 전력을 선택하는 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘에 대한 성능평가를 수행하여 개선정도를 시뮬레이션 결과에 제시하였다.