• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제22권1호
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• pp.1-6
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• 2024

Energy efficiency in wireless sensor networks (WSNs) is a critical issue because batteries are used for operation and communication. In terms of scalability, energy efficiency, data integration, and resilience, WSN-cluster-based routing algorithms often outperform routing algorithms without clustering. Low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) is a cluster-based routing protocol with a high transmission efficiency to the base station. In this paper, we propose an energy consumption model for LEACH and compare it with the existing LEACH, advanced LEACH (ALEACH), and power-efficient gathering in sensor information systems (PEGASIS) algorithms in terms of network lifetime. The energy consumption model comprises energy-sensitive cluster formation and a cluster head selection technique. The setup and steady-state phases of the proposed model are discussed based on the cluster head selection. The simulation results demonstrated that a low-energy-consumption network was introduced, modeled, and validated for LEACH.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.125-129
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• 2015

무선센서네트워크의 효율적인 에너지 사용과 개별 노드의 수명 증가는 센서 네트워크의 효율적인 운영을 위해 매우 중요한 요소이며 많은 라우팅 프로토콜들이 네트워크 수명을 최대화하기 위해 개발되고 있다. 특히 Wendi Heinzelman에 의해 제시된 LEACH프로토콜은 간단하고 효율적인 클러스터링 기반의 라우팅 프로토콜로 잘 알려져 있다. 그러나 LEACH프로토콜은 총 데이터 전송 량이 불규칙한 네트워크에서 효율이 떨어지게 되므로 클러스터의 안정도가 낮아지게 된다. 그러므로 본 논문에서는 클러스터링 기반의 라우팅 프로토콜에서 개선된 확률적 클러스터 헤드선출 방법을 제안한다. LEACH프로토콜과 HEED프로토콜에 대해 조사해보고 LEACH프로토콜에 새로운 확률적 클러스터 헤드 선출방법을 적용하고 비교하여 개선된 점을 보여준다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.198-204
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• 2012

무선센서 네트워크의 계층구조형 클러스터링 알고리즘은 센서노드의 효율적인 관리를 위해서 다양한 분야에 사용하고 있다. 계층형 클러스터링 구조에 많이 사용되는 LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)는 확률 함수식을 사용하기 때문에 클러스터 헤드노드의 선출 개수가 일정하지 않다. 본 논문에서는 LEACH 알고리즘의 단점을 보완하여 매 라운드마다 고정된 개수의 클러스터 헤드노드를 선출하는 i-LEACH 알고리즘을 제안한다. i-LEACH(improved-LEACH)는 BS이 고정된 개수의 클러스터 헤드노드를 선출하여 네트워크 전체에 통보하기 때문에 클러스터링 구성과정의 네트워크 트래픽량을 줄일 수 있고, 네트워크의 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다. 제안한 i-LEACH와 LEACH를 시뮬레이션 한 결과 i-LEACH에서는 클러스터 헤드노드의 선출과정이 제외되었기때문에 LEACH 보다 소비된 전력량은 25%, 네트워크 트래픽 량은 16% 향상되었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권2호
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• pp.514-537
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• 2020

Wireless sensor network (WSN) is a distributed network composed of many sensory nodes. It is precisely due to the clustering unevenness and cluster head election randomness that the energy consumption of WSN is excessive. Therefore, a many-objective optimization WSN energy balance model is proposed for the first time in the clustering stage of LEACH protocol. The four objective is considered that the cluster distance, the sink node distance, the overall energy consumption of the network and the network energy consumption balance to select the cluster head, which to better balance the energy consumption of the WSN network and extend the network lifetime. A many-objective optimization algorithm to optimize the model (LEACH-ABF) is designed, which combines adaptive balanced function strategy with penalty-based boundary selection intersection strategy to optimize the clustering method of LEACH. The experimental results show that LEACH-ABF can balance network energy consumption effectively and extend the network lifetime when compared with other algorithms.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제22권4호
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• pp.315-325
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• 1990

방사성페기물 처분장의 안전성평가에 사용될 핵종유출 선원항 컴퓨터 코드 REPS를 개발하였다. 신뢰할만한 핵종별 침출율 예측을 위하여 REPS코드에서는 콘크리트 구조물의 열하시간, 부식의 형태와 부식율, 드럼표면의 부식면적비, 그리고 핵종의 특성등이 고려되었다. 핵종유출 선원항 REPS모텔로부터 예측된 각 핵종별 침출율이 실제 실험결과와 어느정도 일치하는지를 알아보기 위하여 Cs-137, Sr-85, 그리고 Co-60등을 선택하여 검증하였다. 세슘과 스트론튬은 조화용해 모형식을 사용하여 침출실험 데이타를 재현할 수 있었다. 이에 비해 침출이 느리게 일어나는 코발트의 경우 고화체내에서의 확산에 의한 침출 모형식이 적합함을 알 수 있었다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.544-553
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• 2008

통상적인 센서 네트워크는 센서노드로부터 고정된 정보를 수집하는 일괄적인 방식을 사용한다. 하지만 이러한 방식은 헬스케어 환경에서 주요 센싱대상인 사람의 상태와 위치변화, 주변 환경의 변화에 능동적으로 대처하기 어렵다. 헬스케어 환경을 지원하기 위해서는 사람의 상태와 주변상황의 변화에 따른 특정정보를 제공해주어야 한다. 또한 사람의 이동에 따른 네트워크 타입의 변화에 대처하여야 한다. 본 논문에서는 대표적인 다중 에이전트 미들웨어인 Agilla 모델과 주변노드간의 클러스터를 구성함으로써 네트워크의 효율성을 보장하는 LEACH 프로토콜에 대해 분석한다. 이 분석 결과를 기반으로 기존 LEACH 프로토콜의 취약점인 노드 이동성을 보장하는 LEACH_Mobile 프로토콜을 제안한다. 또한 노드의 동적 기능변경을 지원하는 Mobility Agent Middleware와 LEACH_Mobile 라우팅 모듈을 구성요소로 이동노드의 동적 기능변경을 지원하는 Mobility Agent 모듈을 설계한다. 그리고 LEACH_Mobile 프로토콜의 시뮬레이션 결과를 통해 네트워크의 데이터 전송 성공률에 대한 성능 향상을 보여준다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.378-384
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• 2008

헬스케어 응용 서비스를 위한 센서 네트워크는 사람 또는 이동성을 가진 사물을 주요 센싱 대상으로 한다. 이러한 센싱 대상들의 이동에 따른 노드간 상호작용을 지원하기 위해서는 노드의 동적 기능변경, 동적 자기구성, 에너지 효율성을 고려하여야 한다. 본 논문에서는 노드간 에이전트 전이를 통해 동적 기능 변경을 지원하는 Agilla 모델과 노드간 계층적 클러스터의 구성을 통한 동적 자기구성, 에너지 효율성을 보장하는 LEACH 프로토콜에 대해 분석 한다. 이 분석 결과를 기반으로 노드간 동적 기능변경을 지원하는 Mobility Agent Middleware를 설계하고, 기존 LEACH 프로토콜의 취약점인 노드 이동성을 보장하는 LEACH_Mobile 프로토콜을 제안한다. 또한 LRACH_Mobile 프로토콜을 지원하는 라우팅 모듈을 설계하고 Mobility Agent Middleware와의 연동을 위한 인터페이스를 설계하였다. 그리고 LEACH_Mobile 프로토콜의 시뮬레이션 결과를 통해 이동 노드에 대한 데이터 전송 성공률의 명확한 성능 향상을 보여준다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제44권3호
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• pp.14-22
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• 2007

센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들은 제한적인 에너지를 가지고 있으며, 한번 배치되면 더 이상 에너지의 추가 공급이 어렵다. 따라서 제한적인 에너지를 효율적으로 이용하는 기법이 중요하다. 일반적으로 인접한 센서 노드는 유사한 정보를 가지므로, 유사한 정보의 중복 전송으로 인한 에너지 낭비가 크다. 따라서 로컬 클러스터를 형성하고, 클러스터 헤드가 자신의 클러스터 멤버로부터 수집된 데이터를 집약(data aggregation)하는 클러스터링 기법이 유사한 정보의 중복 전송을 예방할 수 있어 저전력 구동에 효과적이다. 그러나 클러스터링 기법의 성능은 클러스터 헤드의 선출 방법, 클러스터의 크기 및 수 등에 따라 달라진다. 따라서 클러스터링 기법의 에너지 절감 효과를 최대화하기 위해 이러한 요인들을 최적화해야 한다. 본 논문에서는 대표적인 클러스터링 알고리즘인 LEACH의 에너지 소비량을 모델링하고, 이를 바탕으로 최적의 클러스터 수를 구한다. 본 논문에서 도출한 모델링 기법은 시뮬레이션을 통해 측정한 실제 네트워크의 에너지 소비량과 비교할 때 최소 80% 이상의 정확도를 보여 기존의 모델링과 비교하여 우수하다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.121-129
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• 2011

센서 네트워크에서 에너지 소비를 최소화하는 것은 가장 중요한 이슈 중 하나이다. 클러스터링 방법 중 LEACH 프로토콜은 에너지를 효율적으로 관리하기 위해 다수의 클러스터 영역을 분할하는 계층적 방법으로 동작된다. 그러나 LEACH 프로토콜은 매 라운드마다 새로운 클러스터를 구성하기 때문에 클러스터를 구성 할 때마다 소비되는 에너지는 전체 네트워크 수명을 단축시키는 요인으로 작용한다. 따라서 이 논문에서는 센서네트워크 환경에서 초기 라운드에 클러스터를 형성하고 클러스터헤더 후보노드를 선정하여 에너지 낭비를 해결하였다. 제안 모델은 초기 라운드에는 기존 LEACH보다 26% 에너지 소모가 증가한다. 그러나 라운드가 지속될수록 제안 방법은 최대 35%까지 전체 에너지소비가 감소됨을 네트워크 시뮬레이션 툴(NS-2)를 이용해 증명하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권4호
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• pp.1187-1208
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• 2022

One of the main goals of wireless sensor networks (WSNs) is to utilize the energy of sensor nodes effectively and maximize the network lifetime. Thus, this paper proposed a routing protocol for WSNs based on virtual force disturbing mobile Sink node (VFMSR). According to the number of sensor nodes in the cluster, the average energy and the centroid factor of the cluster, a new cluster head (CH) election fitness function was designed. At the same time, a hexagonal fixed-point moving trajectory model with the best radius was constructed, and the virtual force was introduced to interfere with it, so as to avoid the frequent propagation of sink node position information, and reduce the energy consumption of CH. Combined with the improved ant colony algorithm (ACA), the shortest transmission path to Sink node was constructed to reduce the energy consumption of long-distance data transmission of CHs. The simulation results showed that, compared with LEACH, EIP-LEACH, ANT-LEACH and MECA protocols, VFMSR protocol was superior to the existing routing protocols in terms of network energy consumption and network lifetime, and compared with LEACH protocol, the network lifetime was increased by more than three times.