• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제16권2호
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• pp.84-92
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• 2018

For large wireless sensor networks running on battery power, the time synchronization of all sensor nodes is becoming a crucial task for waking up sensor nodes with exact timing and controlling transmission and reception timing. However, as network size increases, this synchronization process tends to require long processing time consume significant power. Furthermore, a naïve synchronization scheduler may leave some nodes unsynchronized. This paper proposes a power-efficient scheduling algorithm for time synchronization utilizing the notion of density, which is defined by the number of neighboring nodes within wireless range. The proposed scheduling algorithm elects a sequence of minimal reference nodes that can complete the synchronization with the smallest possible number of hops and lowest possible power consumption. Additionally, it ensures coverage of all sensor nodes utilizing a two-pass synchronization scheduling process. We implemented the proposed synchronization algorithm in a network simulator. Extensive simulation results demonstrate that the proposed algorithm can reduce the power consumption required for the periodic synchronization process by up to 40% for large sensor networks compared to a simplistic multi-hop synchronization method.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.911-923
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• 2010

In wireless sensor networks (WSNs), cluster based data routing protocols have the advantages of reducing energy consumption and link maintenance cost. Unfortunately, most of clustering protocols have been designed for uniformly distributed sensor networks. However, some urgent situations do not allow thousands of sensor nodes being deployed uniformly. For example, air vehicles or balloons may take the responsibility for deploying sensor nodes hence leading a normally distributed topology. In order to improve energy efficiency in such sensor networks, in this paper, we propose a new cluster formation algorithm named DAEEC (Density Aware Energy-Efficient Clustering). In this algorithm, we define two kinds of clusters: Low Density (LD) clusters and High Density (HD) clusters. They are determined by the number of nodes participated in one cluster. During the data routing period, the HD clusters help the neighbor LD clusters to forward the sensed data to the central base station. Thus, DAEEC can distribute the energy dissipation evenly among all sensor nodes by considering the deployment density to improve network lifetime and average energy savings. Moreover, because the HD clusters are densely deployed they can work in a manner of our former algorithm EEVAR (Energy Efficient Variable Area Routing Protocol) to save energy. According to the performance analysis result, DAEEC outperforms the conventional data routing schemes in terms of energy consumption and network lifetime.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.32-38
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• 2012

센서 네트워크에서의 각 노드들은 지리적 위치에 기반을 둔 정보를 처리해야할 경우에 다양한 방법으로 자신의 위치를 알 수 있다. GPS를 이용한 위치 획득 방법은 전파의 가시성을 요구하므로 위치 정보를 획득할 수 없는 경우가 존재하고 비용이 많이들며, 전력소모가 많다. GPS 없이 센서 노드들의 위치를 알아내는 방법은 복잡한 수학적 알고리즘을 요구하며, 위치 추정의 정확도 측면에서 불리하다는 단점을 가지고 있다. AHLoS는 GPS를 이용한 위치 측정과 위치 추정 알고리즘을 모두 사용하는 혼합 방식이다. AHLoS에서 GPS 노드는 GPS로부터 수신한 자신의 위치를 자신과 인접한 GPS 기능이 없는 일반 노드로 방송한다. 일반 노드는 최소한 3개 이상의 이웃 노드의 위치 정보를 수신할 경우 삼각 측량 위치 계산 알고리즘의 반복 수행을 통해 자신의 위치를 계산할 수 있다. 그러나, 센서 네트워크에서 노드 이동성 네트워크 밀도 지리적 조건에 따라 노드가 3개 이상의 이웃 신호를 수신하지 못할 경우가 존재한다. 본 연구에서는 GPS 노드로부터 위치 정보를 3개 이상 직접 수신하기 어려운 저밀도 환경에서 각 센서 노드가 간접적으로 자신의 위치를 획득하는 방법을 제안한다.

• 한국정보기술응용학회:학술대회논문집
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• 한국정보기술응용학회 2005년도 6th 2005 International Conference on Computers, Communications and System
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• pp.81-84
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• 2005

Various design schemes for network using wireless sensor nodes have been widely studied on the several application areas ranging from the real world information collection to environmental monitor. Currently, the schemes are focused on the design of sensor network for low power consumption, power-aware routing protocol, micro miniature operating system and sensor network middleware. The indoor localization system that identifies the location of the distributed nodes in a wireless sensor network requires features dealing with mobility, plurality and other environmental constraints of a sensor node. In this paper, we present an efficient location system to cope with mobility of multiple mobile nodes by designing a location handler that processes location information selectively depending on the nodes' density in a specific region. In order to resolve plurality of multiple mobile nodes, a routing method for the location system is also proposed to avoid the occurrence of overlapped location data.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.55-66
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• 2012

무선 센서 네트워크에서 위치 측위 기술은 재난 감시, 환경 모니터링 등과 같은 응용에서 매우 필수적이다. 대표적인 Range-free 기반 위치 측위 기법인 DV-HOP은 균일한 네트워크 환경을 기반으로 위치를 측위하기 때문에 실제 배포 환경을 고려하지 않는다. 따라서 실제 배포 환경인 비 균일 네트워크에서는 위치 정확도가 낮다. 이러한 환경에서 정확도를 향상시키기 위해서는 많은 수의 앵커 노드를 필요로 하기 때문에, 많은 구축비용이 소모되는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 비균일 환경을 고려한 위치 인식 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 노드 배포 특성을 이용한 밀집 확률 방법과 정확도 향상을 위해 노드 간 거리를 보정하는 기법으로 구성된다. 이를 통해, 비 균일 무선 센서 네트워크 환경에서도 높은 정확도의 센서 측위가 가능하다. 성능평가 결과, 비 균일한 배포 환경에서도 제안하는 기법이 기존 기법에 비해 위치 측위 정확도가 평균 44% 상승하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권9B호
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• pp.832-844
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• 2008

대규모 센서 네트워크를 위한 분산 위치 인식 기법은 센서 네트워크의 운용에 있어서 반드시 필요한 기술이다. 센서가 획득한 데이터에 대한 지형적인 위치를 결정함으로써 그 데이터에 대한 가치가 중요해질 수도 그렇지 않을 수도 있기 때문이다. 본 논문에서는 초소형, 저가의 센서가 비교적 많은 수로 분포되어 있고 또한 그 분포 특성이 대부분 균일할 때 기존에 사용되어 오던 삼각법보다는 정확하고 최근에 제안된 MDS를 이용한 기법 보다는 간단하고 효율적인 분산 위치 인식 기법에 대해서 소개한다. 이는 노드의 분포 특성을 이용함으로써 삼각법과 같은 매우 간단한 기법보다는 보다 정확하고 많은 계산을 요구하여 시스템의 실용성에는 적합하지 않은 MDS보다는 보다 간단한 위치인식을 수행한다. 이는 MATLAB을 이용한 PC 실험에서 제안하는 기법의 성능을 검증하고 Crossbow사의 micaZ 모트에 TinyOS-2.x를 이용하여 제안하는 위치인식 기술을 구현함으로써 그 실용성을 입증하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.77-85
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• 2015

최근 무선 센서 네트워크는 다양한 분야에서 유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 구현하기 위해 사용되고 있으며 센서 필드의 정보 수집을 위해 소형의 저전력, 저가격 센서를 사용한다. 본 논문은 이러한 센서 노드의 에너지 효율성을 고려한 클러스터링 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 기존의 LEACH에 기반하며 슬립 기법과 전송 모드의 변경을 통해 네트워크와 노드의 수명을 연장할 수 있다. 제안 알고리즘에서 노드는 이웃 노드들과의 거리를 기반으로 자신의 클러스터링 참여 값을 구하고 자신의 주위에 노드들이 많이 존재한다면 슬립 모드로 대기하도록 한다. 또한 BS로의 데이터 전달에 기존의 싱글 홉 전송만 사용하는 것이 아니라 클러스터 헤드의 에너지 수준에 따라 멀티 홉 전송으로 변경할 수 있도록 하여 에너지를 보존하도록 한다 제안 기법의 성능을 확인하기 위해 LEACH와 비교 실험을 수행하였으며 특히 불균일하게 노드가 배치된 네트워크에서 제안기법의 성능이 우수함을 확인하였다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제44권3호
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• pp.68-73
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• 2007

최근 무선센서 네트워크는 센서 영역 안에 수많은 센서 노드로 구성되어 있으며, 각각의 센서들은 강제적인 에너지 구속조건을 가지고 있으므로 효율적인 에너지 관리는 중요하다. WSN 응용 시스템에서 FEC(Forward error correction)는 데이터 전송의 에너지 효율성과 데이터 신뢰성을 증가시킨다. LDPC 코드는 FEC 코드중 하나로 코드워드의 길이가 커지면 다른 FEC 코드 보다 많은 부호화 작업을 필요로 하지만, 샤논의 용량 한계에 접근되어 있으며, 전송에너지의 감소와 데이터 신뢰도를 증가시키는데 사용되어진다. 본 논문에서는 WSN(Wireless Sensor Network)에서의 에너지 효율성 증가와 부호화의 복잡도를 줄이기 위하여 LDPC(Low-density parity-check) 코드의 패리티 체크 행렬의 생성에 Linear-Congruence 방법을 적용하였다. 결과적으로 본 논문에서 제안된 알고리즘은 부호화 에너지 효율성과 데이터의 신뢰도를 증가시켰다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권1호
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• pp.96-116
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• 2016

Sensing coverage is a fundamental issue for Wireless Sensor Networks (WSNs). Several coverage configuration protocols have been developed; most of them presume the availability of precise knowledge about each node location via GPS receivers. However, equipping each sensor node with a GPS is very expensive in terms of both energy and cost. On the other hand, several GPS-less localization algorithms that aim at obtaining nodes locations with a low cost have been proposed. Although their deep correlation, sensing coverage and localization have long been treated separately. In this paper, we analyze, design and evaluate a novel integrated framework providing both localization and coverage guarantees for WSNs. We integrate the well-known Coverage Configuration Protocol CCP with an improved version of the localization algorithm AT-Dist. We enhanced the original specification of AT-Dist in order to guarantee the necessary localization accuracy required by CCP. In our proposed framework, a few number of nodes are assumed to know their exact positions and dynamically vary their transmission ranges. The remaining sensors positions are derived, as accurately as possible, using this little initial location information. All nodes positions (exact and derived) are then used as an input for the coverage module. Extensive simulation results show that, even with a very low anchor density, our proposal reaches the same performance and efficiency as the ideal CCP based on complete and precise knowledge of sensors coordinates.

• 전자공학회논문지CI
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• 제47권2호
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• pp.54-64
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• 2010

위치측정은 사용자나 사물에게 주변 환경에 대한 인식을 가능케 하는 기본적인 요소이기 때문에 센서네트워크 환경에서는 가장 핵심적인 요소이다. 기존 위치측정 기법은 크게 Range-based방식과 Range-free방식으로 나눌 수 있다. Range-based방식은 전파의 불규칙하고 추가 장비가 필요한 반면에 Range-free방식은 능동적인 통신을 수단으로 위치를 측정하므로 자원제약적인 센서네트워크에서는 적합한 것으로 알려져 있다. 그러나 위치측정의 정확성이 주변노드의 수에 따라 크게 좌우된다. 특히 밀집도가 낮은 센서네트워크 환경에서는 위치측정의 정확성이 매우 낮다. 본 논문에서 제안된 DRTS(Distributed Range-hybrid Tracking Scheme)는 Range-based와 Range-free방식을 혼합하고 주변노드의 위치와 통신범위 및 세기정보를 최대한 활용하여 이동물체를 추적할 수 있는 기법을 제시한다. 특히 주변노드를 최대한 활용한 효율적인 위치측정기법과 제안된 EGP(Estimative Gird Points)의 예측기법을 활용하여 위치추적의 정확성을 획기적으로 개선할 수 있는 방안을 제시한다. 그리고 시뮬레이션 결과를 통해 기존 위치추적 알고리즘 보다 추적의 정확도 관점에서 제안된 기법의 성능이 우수함을 증명하였다.