• 전자공학회논문지CI
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• 제44권3호
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• pp.49-56
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• 2007

IEEE 802.15.4 저속 무선 개인 통신망(low rate wireless personal area network)은 유비쿼터스 센서네트워크를 구성하는데에 적합한 프로토콜이다. 그러므로, 최근에 다양한 응용네트워크에서 IEEE 802.15.4 프로토콜에 대한 관심이 증대하고 있다. 본 논문에서는 실시간 트래픽 처리를 위하여 보장 시간 슬롯(Guaranteed time slots, GTS)을 할당하며, 이러한 할당방식을 적용시에 IEEE 802.15.4 프레임 및 부프레임과 관련된 최적의 파라미터들을 획득하는 방법을 제안한다. 네트워크에 있는 각 노드에 할당된 대역폭과 주기값에 대한 요구사항들이 주어질 때, 이들 요구사항들을 만족시키는 비콘 주기(beacon period)와 활성/비활성 부프레임 시간들의 후보들을 선택하고, 이들 중 가장 낮은 듀티 사이클(duty cycle)을 낼 수 있는 파라미터를 선택한다. 이들 최적 파라미터를 기반으로 하여 본 논문의 분석 결과는 소모전력 절약을 포함한 네트워크 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 방식을 제공한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.577-578
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• 2018

본 논문에서는 Contiki-NG 운영체제를 사용하여 IEEE 802.15.4 Time Slotted Channel Hopping (TSCH) 트리 네트워크의 처리량 분석을 수행한다. 가상의 시뮬레이션 환경을 구축하여 네트워크 노드수 및 홉 수의 변화에 따른 다양한 IEEE 802.15.4 TSCH 네트워크의 처리량을 비교한다. 성능 분석을 통해 네트워크의 노드 수가 증가할수록 처리량이 증가하고, 네트워크의 홉 수가 증가할수록 처리량이 감소함을 확인할 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권1B호
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• pp.95-105
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• 2010

IEEE 802.15.4는 물리 계층(PHY)과 매체 접근 계층(MAC)을 정의하는 표준으로서, 저속도 무선 개인 통신망(Low Rate Wireless Personal Area Networks, LR-WPANs)을 위한 표준 중 하나이다. IEEE 802.15.4 프로토콜은 장치간의 저가격, 저속도 유비쿼터스 통신을 지향하기 때문에 PHY/MAC의 구현에 있어서 고도화된 최적화가 중요한 요구사항이라 할 수 있다. 최근 IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜의 성능 분석에 대한 많은 연구가 진행되었으며, 이를 반영하여 송수신기는 가격 및 성능의 장점이 있는 SoC로 구현되는 추세이다. 이러한 구현 과정에서 CSMA-CA 및 MAC 프레임의 처리와 같은 표준에서 명시한 MAC의 세부 기능들은 성능의 향상을 위해 하드웨어 지향의 Low-MAC과 이를 이용한 소프트웨어 기반의 상위 MAC으로 구현된다. 본 논문은 IEEE 802.15.4 LR-WPAN의 물리계층과 매체 접근 계층 간의 최적화를 위해 Hardwired Low-MAC (HL-MAC)과 상태 기계 (State Machine)를 통해 작은 코드 사이즈와 향상된 에너지 효율을 갖는 최적화 프로토콜을 구현방법을 제안하고자 한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.854-859
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• 2009

USN(Ubiquitous Sensor Network)을 이용한 많은 시범사업들이 진행되었으며, 최근에는 환경감시 분야에서 활용이 많은 관심을 받고 있다. USN의 센서노드로부터 정보를 획득하기 위해서는 RF 송수신기가 반드시 필요하다. 본 논문은 IEEE 802.15.4의 규격을 만족하면서 2.4GHz 대역에서 동작하는 센서노드용 RF 송수신기의 설계에 대해서 기술한다. 본 논문에는 구현하려는 송수신기의 구조와 IEEE 802.15.4의 요구 규격이 기술되어 있으며, 이 규격으로부터 도출된 RF 송수신기의 설계 파라미터로써 수신기의 잡음지수, 필터의 선택도, 주파수합성기의 위상잡음, 송신기의 선형성과 스펙트럼 마스크가 기술되어 있다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.318-325
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• 2008

In this paper, a dynamic backoff adjustment method of IEEE 802.15.4 is proposed for time-critical sporadic data in a noisy factory environment. For this, a superframe of IEEE 802.15.4 is applied to a real-time mixed data (periodic data, sporadic data, and non real-time message) transmission in factory communication systems. To guarantee a channel access of real-time sporadic(non-periodic) data, a transmission method using the dynamic backoff is applied to wireless control networks. For the real-time property, different initial BE, CW parameters are used for the dynamic backoff adjustment method. The simulat-ion results show an enhancement of the real-time performance of sporadic emergency data. The proposed method provides the channel access of real-time sporadic data efficiently, and guarantee real-time transmission simultaneously within a limite-d timeframe.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권3A호
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• pp.267-277
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• 2011

IEEE 802.15.4는 전송된 프레임의 초기 충돌을 피하기 위해 대부분의 다른 무선 네트워크 프로토콜들처럼 프레임을 전송하기 전 임의의 시간을 지연하는 CA(Collision A voidance) 알고리즘을 사용한다. IEEE 802.15.4의 CA 방식은 현재의 네트워크 상황에 관계없이 고정된 초기 백오프 선택 구간에서 임의의 백오프 지연 시간을 선택하기 때문에, 긴 시간 동안 높은 통신 부하를 유지하는 네트워크에서는 현재 상황에 알맞은 백오프 지연 시간을 선택하기까지 여러 번의 백오프 지연 과정을 반복하게 된다. 본 논문에서는 네트워크의 혼잡 상황에 따른 충돌 확률을 고려하여 초기 백오프 지연 시간을 적응적으로 선택할 수 있는 ACA(Adaptive Collision Avoidance) 알고리즘을 제안한다. ACA 알고리즘의 성능을 측정하기 위해 수학적 모델을 제시하며, ns-2를 이용한 시뮬레이션을 통해 모델의 정확성을 검증하고 네트워크 혼잡 상황에 따른 최적의 초기 백오프 지연 시간을 제시한다. 분석 결과, ACA알고리즘을 사용할 때 표준에 비해 처리량이 최대 41% 이상 증가하고 평균 서비스 지연 시간은 기존보다 더욱 짧게 나타났다.

• 한국통신학회논문지
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• 제38B권7호
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• pp.572-580
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• 2013

IEEE 802.15.4e은 산업용 네트워크 제어 시스템의 무선 네트워크 적용을 위해 개발된 통신 표준으로서, 기존경쟁 기반의 MAC 프로토콜이 갖는 전송 지연의 문제를 해결하기 위해 비경쟁 기반의 MAC 프로토콜을 제시하고 있다. 이에 본 논문은 IEEE 802.15.4e 기반 무선 네트워크 제어 시스템에 적용 가능한 네트워크 모델과 제어 모델을 제시하고, 성능 평가를 목적으로 한다. 이를 위해 각 모델에 대한 수학적 분석을 토대로 모의실험 환경을 구성하였으며, 무선 네트워크 환경의 주요 환경 요소인 거리, 전송 전력을 변화시켜 패킷 손실에 대한 영향을 분석하였다. 특히 제안하는 모델의 명확성을 입증하기 위해 중복 전송을 고려한 네트워크 모델을 대표적인 비선형 실시간 모델인 역진자 시스템에 도입하여 성능 분석을 수행하였다. 그 결과 본 논문에서 제안하는 네트워크 및 제어기 모델이 사용 가능함을 확인하였고, 각 환경 변화에 따른 성능 추이를 살펴볼 수 있었다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제16권1호
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• pp.81-91
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• 2014

This paper proposes hidden-node aware grouping (HAG) algorithm to enhance the performance of institute of electrical and electronics engineers (IEEE) 802.15.4 networks when they undergo either severe collisions or frequent interferences by hidden nodes. According to the degree of measured collisions and interferences, HAG algorithm dynamically transforms IEEE 802.15.4 protocol between a contention algorithm and a contention-limited one. As a way to reduce the degree of contentions, it organizes nodes into some number of groups and assigns each group an exclusive per-group time slot during which only its member nodes compete to grab the channel. To eliminate harmful disruptions by hidden nodes, especially, it identifies hidden nodes by analyzing the received signal powers that each node reports and then places them into distinct groups. For load balancing, finally it flexibly adapts each per-group time according to the periodic average collision rate of each group. This paper also extends a conventional Markov chain model of IEEE 802.15.4 by including the deferment technique and a traffic source to more accurately evaluate the throughput of HAG algorithm under both saturated and unsaturated environments. This mathematical model and corresponding simulations predict with 6%discrepancy that HAG algorithm can improve the performance of the legacy IEEE 802.15.4 protocol, for example, even by 95% in a network that contains two hidden nodes, resulting in creation of three groups.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.259-264
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• 2014

IEEE 802.15.4는 다양한 모니터링과 제어 응용을 위한 보편적인 대안으로 대두되고 있다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.4를 이용하여 직류배전선로를 실시간으로 감시하고, 신속한 장애감지와 장애발생 선로를 차단하기 위한 직류배전선로 장애관리시스템을 설계하였다. 각 노드에 번호를 할당하였고, IEEE 802.15.4의 Unslotted CSMA-CA 방식을 사용하였으며, 시뮬레이션을 통해 성능분석을 하였다. 이를 위해 전류 16비트, 진폭 16비트, 기타 상태정보 28비트로 총 60비트의 제어정보를 보냈고, 직류배전선로 장애관리시스템의 패킷전달율과 전송 지연시간을 측정하고 분석하였다. 트래픽 부하가 초당 330 패킷 이하일 때, 0.02초보다 짧은 평균 지연이 나타났으며, 트래픽 부하가 초당 260 패킷 이하일 때, 99.99% 이상의 패킷 전달률을 보여준다. 따라서 트래픽 부하가 초당 260 패킷 이하일 때, 미국 DOE(Department of Energy)의 엄격한 조건을 만족함을 확인할 수 있었다. 본 논문의 연구결과는 IEEE 802.15.4를 이용한 직류배전선로 장애관리시스템 구축을 위한 기본 자료로서 활용이 가능할 것이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.160-162
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• 2006

In this paper, a heterogeneous home network is designed and implemented based on the PLC (power line communications) and the IEEE 802.15.4. This paper presents the need of the heterogeneous home network and the convergence sub-layer. The convergence sub-layer is designed and implemented on the Xelline power line communication modem with IEEE 802.15.4 communication module.