• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.535-538
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• 2010

본 논문에서는 온도/습도 센서를 이용한 WSN(Wireless Sensor Network) 기반의 화재방재 시스템 개발을 목표로 하여 화재 감시를 위해 분산되어 있는 각 노드들의 구성적 특성과 데이터 패킷 전송 특성에 맞는 프로토콜을 연구한다. 무선 센서 네트워크의 경우 배터리를 에너지로 하여 multi-hop 방식의 데이터 전송을 한다는 특징을 가지고 있으며, WSN 화재방재 시스템이 지속적으로 유지되기 위해서는 센서 노드의 관리와 배치, 그리고 에너지 소비를 효율적으로 조절할 필요가 있다. 그리하여 보통의 WSN 환경이 아닌 화재방재를 위한 특성을 감안하여 효율적인 에너지 소비의 센싱 주기 및 프로토콜을 연구한다.

• 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.

• ETRI Journal
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• 제37권3호
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• pp.480-490
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• 2015

The reliability of sensor networks is generally dependent on the battery power of the sensor nodes that it employs; hence it is crucial for the sensor nodes to efficiently use their battery resources. This research paper presents a method to increase the reliability of sensor nodes by constructing a connected dominating tree (CDT), which is a subnetwork of wireless sensor networks. It detects the minimum number of dominatees, dominators, forwarder sensor nodes, and aggregates, as well as transmitting data to the sink. A new medium access control (MAC) protocol, called Homogenous Quorum-Based Medium Access Control (HQMAC), is also introduced, which is an adaptive, homogenous, asynchronous quorum-based MAC protocol. In this protocol, certain sensor nodes belonging to a network will be allowed to tune their wake-up and sleep intervals, based on their own traffic load. A new quorum system, named BiQuorum, is used by HQMAC to provide a low duty cycle, low network sensibility, and a high number of rendezvous points when compared with other quorum systems such as grid and dygrid. Both the theoretical results and the simulation results proved that the proposed HQMAC (when applied to a CDT) facilitates low transmission latency, high delivery ratio, and low energy consumption, thus extending the lifetime of the network it serves.

• Journal of Communications and Networks
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• 제17권5호
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• pp.506-516
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• 2015

Wireless sensor networks (WSNs) are generally comprised of densely deployed sensor nodes, which results in highly redundant sensor data transmissions and energy waste. Since the sensor nodes depend on batteries for energy, previous studies have focused on designing energy-efficient medium access control (MAC) protocols to extend the network lifetime. However, the energy-efficient protocols induce an extra end-to-end delay, and therefore recent increase in focus on WSNs has led to timely and reliable communication protocols for mission-critical applications. In this paper, we propose an energy efficient and delay guaranteeing node scheduling scheme inspired by biological systems, which have gained considerable attention as a computing and problem solving technique.With the identification of analogies between cellular signaling systems and WSN systems, we formulate a new mathematical model that considers the networking challenges of WSNs. The proposed bio-inspired algorithm determines the state of the sensor node, as required by each application and as determined by the local environmental conditions and the states of the adjacent nodes. A control analysis shows that the proposed bio-inspired scheme guarantees the system stability by controlling the parameters of each node. Simulation results also indicate that the proposed scheme provides significant energy savings, as well as reliable delay guarantees by controlling the states of the sensor nodes.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.219-228
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• 2007

모바일 애드혹 네트워크에서는 노드가 이동성을 가지고 한정된 용량의 전지를 사용하기 때문에, 다중 홉으로 통신하는데 있어서 종단 간 경로를 설정하는 것이 매우 중요하다. 그 중에서도 AODV(Ad-hoc On-demand Distance Vector) 라우팅 프로토콜은 많이 사용되고 있는 프로토콜 중 하나이다. 하지만 경로를 탐색하는 과정에서 최단 홉의 수만을 고려하기 때문에, 노드의 이동성이나 전지의 소진 등으로 인해 중간 노드의 경로가 단절이 되는 문제점이 발생하게 된다. 경로의 단절이 발생하게 되면, 중간 노드들은 데이터 패킷을 폐기시키고 송신노드는 경로를 재설정해야 하기 때문에 대역폭의 낭비와 에너지 소비량이 증가되는 문제가 발생한다. 또한 이것은 네트워크의 생존시간을 단축하는 원인이 된다. 본 논문에서는 이러한 문제들을 해결하기 위하여 기존의 AODV 라우팅 프로토콜을 기반으로 전지의 남은 에너지양을 비롯하여 신호 세기, SNR(Signal to Noise Ratio) 등의 MAC 레이어의 자원들을 이용하여 경로를 설정하는 라우팅 프로토콜을 제안한다.

• 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.

• Journal of Communications and Networks
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• 제16권4호
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• pp.397-406
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• 2014

Radio frequency (RF) jamming is a denial of service attack targeted at wireless networks. In resource-hungry scenarios with constant traffic demand, jamming can create connectivity problems and seriously affect communication. Therefore, the vulnerabilities of wireless networks must be studied. In this study, we investigate a particular type of RF jamming that exploits the semantics of physical (PHY) and medium access control (MAC) layer protocols. This can be extended to any wireless communication network whose protocol characteristics and operating frequencies are known to the attacker. We propose two efficient jamming techniques: A low-data-rate random jamming and a shot-noise based protocol-aware RF jamming. Both techniques use shot-noise pulses to disrupt ongoing transmission ensuring they are energy efficient, and they significantly reduce the detection probability of the jammer. Further, we derived the tight upper bound on the duration and the number of shot-noise pulses for Wi-Fi, GSM, and WiMax networks. The proposed model takes consider the channel access mechanism employed at the MAC layer, data transmission rate, PHY/MAC layer modulation and channel coding schemes. Moreover, we analyze the effect of different packet sizes on the proposed jamming methodologies. The proposed jamming attack models have been experimentally evaluated for 802.11b networks on an actual testbed environment by transmitting data packets of varying sizes. The achieved results clearly demonstrate a considerable increase in the overall jamming efficiency of the proposed protocol-aware jammer in terms of packet delivery ratio, energy expenditure and detection probabilities over contemporary jamming methods provided in the literature.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제4권5호
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• pp.776-796
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• 2010

Integrated RFID-WSNs (wireless sensor networks) have recently been researched to provide object identities, sensing information, mobile service, and network functionalities. In integrated RFID-WSNs, the reader collision is one of the critical problems. Above all, due to the absence of universally applicable anti-collision protocols and the channel capture phenomenon, the medium access control protocols in integrated RFID-WSNs suffer from reader collision and starvation problems. In this paper, we propose an efficient MAC protocol, called EMP, to avoid the above problems in integrated RFID-WSNs. EMP is a CSMA-based MAC protocol which is compatible with sensor networks operating on integrated nodes which consist of an RFID reader and a senor node. EMP resolves not only the reader collision problem, but also the starvation problem using a power control mechanism. To verify the performance of EMP, we compared it with other anti-reader collision MAC protocols using simulations. As a result, the performance of EMP showed improvements in throughput, system efficiency, and energy consumption compared to the single data channel protocols (CSMA/CA, Pulse, and DiCa) in dense deployment environments.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.93-102
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• 2009

환경 관찰 응용은 광범위한 지역의 온도, 습도, 오염도 등의 물리 세계 정보를 실시간 및 주기적으로 측정하는 응용으로 유비쿼터스 사회에 필수적이다. 본 논문은 환경 관찰 응용에 적합한 센서 네트워크 MAC프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 SMAC 프로토콜처럼 센서 노드들을 다수의 그룹으로 형성함으로써 확장성을 갖도록 한다. 그러나 SMAC 프로토콜과 달리 인접한 그룹간의 계층 구조를 갖는다. 계층 구조의 하위 그룹은 상위 그룹에 동기화 되어 있기 때문에 데이터 전송 스케줄이 효율적이다. 따라서 종단간 전송지연을 줄일 수 있고, 순차적인 전송 스케줄을 통하여 에너지 소모를 줄인다. 그러나 동일 그룹 내의 노드들은 자신의 그룹에 속한 노드들에게만 동기화 되므로 DMAC과 같은 기존 계층 구조보다 확장성이 좋고 적응력을 갖는다. 시뮬레이션을 통해서 환경 관찰 응용에 적용할 때 제안하는 프로토콜이 SMAC보다 전송 지연과 에너지 측면에서 뛰어남을 보인다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권11호
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• pp.11-18
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• 2014

무선 센서 네트워크에서 다중 흐름들 (multiple flows) 이 동시에 발생하여 sink 노드로 전달되는 과정에서 기존의 duty cycling 기반의 단일 채널 센서 네트워크 MAC 프로토콜들은 경쟁 (contention) 과 충돌 (collision) 로 인한 심각한 성능 저하를 보인다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 다중 채널을 활용하는 Multi-Channel Pipelining (MCP) 기법을 제안한다. 본 논문은 종단 간 지연시간 (end-to-end latency) 을 최소화하기 위해서 다중 홉 상에 노드들의 wake-up 스케줄에 시차를 두는 SDPS (Staggered Dynamic Phase Shift) 알고리즘과 에너지 효율성을 최적화하기 위한 PLI (Phase-Locking Identification) 알고리즘을 제안한다. 이러한 방법을 바탕으로 다중 흐름들은 다중 채널에서 동적으로 파이프라인 (pipeline) 되어 처리됨으로써 성능이 향상된다. Qualnet 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제안하는 MCP 기법이 기존의 센서 네트워크 MAC 프로토콜들 보다 듀티 사이클 (duty cycle), 종단 간 지연시간, 패킷 전달율 (packet delivery ratio), 통합 처리량(aggregate throughput) 관점에서 성능을 향상시킴을 보였다. 또한, MCP 의 듀티 사이클과 종단 간 지연시간을 위한 분석 모델을 제안하고 시뮬레이션을 통해 검증하였다.