• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제11권12호
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• pp.1697-1705
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• 2008

Several studies made for wireless mesh networks aim to optimize the capacity for wireless networks. Aside from protocol improvements, researches were also done on the physical layer particularly on modulation techniques and antenna efficiency schemes. This paper is concerned with the capacity improvements derived from using spatial diversity with smart adaptive array antennas. The use of spatial diversity, which has been widely proposed for use in cellular networks in order to lessen frequency re-use, can be used in mesh networks both to minimize co-channel interference (CCI) and enable multiple transmissions. This paper aims to study the capacity region and bounds in using smart antennas for single-channel multi-radio systems in relation to the number of spatial diversity or sectors as defined by the beam angle $\beta$.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권10호
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• pp.2509-2528
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• 2012

Time division multiple access (TDMA) is a widely used media access control (MAC) technique that can provide collision-free and reliable communications, save energy and bound the delay of packets. In TDMA, energy saving is usually achieved by switching the nodes' radio off when such nodes are not engaged. However, the frequent switching of the radio's state not only wastes energy, but also increases end-to-end delay. To achieve high energy efficiency and low delay, as well as to further minimize the number of time slots, a multi-objective TDMA scheduling problem for industrial wireless mesh networks is presented. A hybrid algorithm that combines genetic algorithm (GA) and simulated annealing (SA) algorithm is then proposed to solve the TDMA scheduling problem effectively. A number of critical techniques are also adopted to reduce energy consumption and to shorten end-to-end delay further. Simulation results with different kinds of networks demonstrate that the proposed algorithm outperforms traditional scheduling algorithms in terms of addressing the problems of energy consumption and end-to-end delay, thus satisfying the demands of industrial wireless mesh networks.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제8권1호
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• pp.1-20
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• 2012

The most important criterion for achieving the maximum performance in a wireless mesh network (WMN) is to limit the interference within the network. For this purpose, especially in a multi-radio network, the best option is to use non-overlapping channels among different radios within the same interference range. Previous works that have considered non-overlapping channels in IEEE 802.11a as the basis for performance optimization, have considered the link quality across all channels to be uniform. In this paper, we present a measurement-based study of link quality across all channels in an IEEE 802.11a-based indoor WMN test bed. Our results show that the generalized assumption of uniform performance across all channels does not hold good in practice for an indoor environment and signal quality depends on the geometry around the mesh routers.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제47권7호
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• pp.51-58
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• 2010

무선 메쉬 네트워크 (Wireless Mesh Network)는 넓은 지역에 저렴한 비용으로 무선 인터넷 서비스를 제공할 수 있는 기술로 많은 관심을 받고 있다. 하지만 무선 메쉬 네트워크는 게이트웨이 주변 노드로 트래픽이 집중되는 병목현상이 발생하는 문제가 있다. 이러한 병목현상을 해결하기 위해서는 멀티 라디오를 사용하는 무선 메쉬 네트워크 구성이 필요하지만, 무분별한 안테나 설치는 전체 시스템 구축비용의 증가를 초래하게 된다. 이에 본 논문에서는 네트워크 트래픽 용량에 따라 최적화된 메쉬 클러스터 규모를 결정하고, 각 메쉬 라우터의 무선 채널 사용량에 따라 안테나 수의 차등적 배치를 통해 병목 현상 해소 및 시스템 구축비용의 최소화가 가능한 시스템 비용 최적화 모델을 제안한다. 제안 최적화 모델의 성능 분석을 위해 CPLEX를 사용해 사용자 트래픽과 게이트웨이 용량에 따른 네트워크 규모 및 최적의 안테나 수를 결정하는 최적해를 도출하였다. 그 결과 제안된 최적화 모델을 통해 멀티 라디오 무선 메쉬 네트워크 구성 시 병목 현상 해결 및 시스템 구축비용의 현저한 감소를 확인할 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권3호
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• pp.1052-1070
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• 2016

Wireless Body Area Networks (WBANs) have received a lot of attention as a promising technology for medical and healthcare applications. A WBAN should guarantee energy efficiency, data reliability, and low data latency because it uses tiny sensors that have limited energy and deals with medical data that needs to be timely and correctly transferred. To satisfy this requirement, many multi-radio multi-channel MAC protocols have been proposed, but these cannot be implemented on current off-the-shelf sensor nodes because they do not support multi-radio transceivers. Thus, recently single-radio multi-channel MAC protocols have been proposed; however, these methods are energy inefficient due to data duplication. This paper proposes a TDMA-based single-radio, multi-channel MAC protocol that uses the Unbalanced Star+Mesh topology to satisfy the requirements of WBANs. Our analytical analysis together experiments using real sensor nodes show that the proposed protocol outperforms existing methods in terms of energy efficiency, reliability, and low data latency.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권1호
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• pp.146-170
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• 2017

Joint channel assignment and routing is a well-known problem in multi-radio wireless mesh networks for which optimal configurations is required to optimize the overall throughput and fairness. However, other objectives need to be considered in order to provide a high quality service to network users when it deployed with high traffic dynamic. In this paper, we propose a re-configuration optimization model that optimizes the network throughput in addition to reducing the disruption to the mesh clients' traffic due to the re-configuration process. In this multi-objective optimization model, four objective functions are proposed to be minimized namely maximum link-channel utilization, network average contention, channel re-assignment cost, and re-routing cost. The latter two objectives focus on reducing the re-configuration overhead. This is to reduce the amount of disrupted traffic due to the channel switching and path re-routing resulted from applying the new configuration. In order to adapt to traffic dynamics in the network which might be caused by many factors i.e. users' mobility, a centralized heuristic re-configuration algorithm called State-Aware Joint Routing and Channel Assignment (SA-JRCA) is proposed in this research based on our re-configuration model. The proposed algorithm re-assigns channels to radios and re-configures flows' routes with aim of achieving a tradeoff between maximizing the network throughput and minimizing the re-configuration overhead. The ns-2 simulator is used as simulation tool and various metrics are evaluated. These metrics include channel-link utilization, channel re-assignment cost, re-routing cost, throughput, and delay. Simulation results show the good performance of SA-JRCA in term of packet delivery ratio, aggregated throughput and re-configuration overhead. It also shows higher stability to the traffic variation in comparison with other compared algorithms which suffer from performance degradation when high traffic dynamics is applied.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.287-289
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• 2009

무선 메쉬 네트워크(WMN, Wireless Mesh Network)에서의 전체적인 성능은 채널의 간섭을 최소화함으로써 개선될 수 있다. 본 논문은 3개의 멀티 채널을 지원하는 IEEE 802.11b/g 기반 WMNs를 위해 제안된 클러스터 기반 채널 할당 기법인 CB-CA(Cluster-Based Channel Assignment)[3] 알고리즘을 멀티 라디오 멀티 채널 WMN 환경에 적합하게 개선시키고자 한다. CB-CA 알고리즘에서는 메쉬 라우터들중에 선택된 클러스터 헤드(CH, Cluster Head) 노드들과 클러스터들 간의 에지 게이트웨이(EG, Edge Gateway) 노드들 간에는 모두 동일 채널을 사용함으로써 채널 스캐닝과 채널 스위칭을 수행하지 않는다. 그러나 이러한 모든 CH들과 EG들 간의 동일 채널의 사용은 많은 노드들에서 채널 간섭을 발생 시키는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 송수신 인터페이스를 구분하고 각 인터페이스에서의 채널을 랜덤하게 설정하고 이를 통신 범위 내에 인접한 이웃 클러스터들에게 알림으로써 서로 간섭이 발생하지 않는 채널들이 설정되도록 한다. 이로써 각 클러스터 간의 채널 간섭을 최소화 할 수 있음과 동시에 다중 인터페이스와 다중 채널을 모두 활용할 수 있어서 QoS를 향상시킬 수있다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2011년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.38 No.1(A)
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• pp.365-368
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• 2011

무선 메쉬 네트워크 (Wireless Mesh Network, WMN)는 인터넷 사용자에게 멀티홉 무선 백본 네트워크로 인터넷 접속을 제공하기 위한 기술로 각광받고 있다. IEEE 802.11에서는 3개 또는 12개의 겹치지 않는 (non-overlapping) 채널을 지원하지만, WMN 환경에서 멀티 채널을 활용하는 디자인은 중요한 이슈이다. 본 논문에서는 멀티 채널 WMN에서의 트래픽 요구에 맞추어 채널 할당과 라우팅을 분산적인 (Distributed) 방식으로 수행하는 OnCAR (On-demand Channel Assignment and Routing) 프로토콜을 제안한다. OnCAR는 트래픽의 요구에 따른 채널 할당이 가능하고, 채널 다양성 (diversity)를 고려한 라우팅 기법을 제공한다. NS-2를 사용한 시뮬레이션을 통해 OnCAR가 기존 멀티 채널 프로토콜에 비해 향상된 네트워크 성능을 보임을 확인하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제16권3호
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• pp.322-331
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• 2013

Wireless Mesh Networks(WMNs) is generally composed of radio nodes in the mesh topology. WMNs consists of mesh client, mesh router and gateway connected to a wired network. Each client and router relay messages to the gateway for communication. WMNs is widely used recently in many areas can provide extended coverage based on multi-hop communication and ubiquitous communication at any time and any location. However the competition and collision between each node to transmit data is inevitable when the same channel is used for transmission. The transmission opportunities and the throughput of nodes located far from gateway decrease more if the communication channel is accessed based on competitive CSMA/CA scheme using DCF(Distributed Coordination Function) provided by IEEE 802.11 MAC. In this paper, we improve the performance of the TCP fairness and throughput of the nodes with more than 2 hops by applying various algorithms for controlling contention window values. Also, we evaluate the performance using ns-2 simulator, According to the results, proposed scheme can enhance the fairness characteristic of each node irrespective of data to the gateway.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권5B호
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• pp.385-394
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• 2012

차세대 전술정보통신체계(TICN)에서 전술이동통신체계는 이동통신가입자처리부(MSAP)에 포함된 전술용 다기능 단말기(TMFT)의 지휘 통제 및 통신 수단을 제공하는 역할을 한다. 차기 이동통신가입자처리부는 고정 지향성 안테나인 LCTR(Low Capacity Trunk radio)과 HCTR(High Capacity Trunk Radio)을 통해 기간망을 구성할 수 있고, WMN(Wireless Mesh Network) 모듈을 통해 무선 메쉬망을 형성하여 상호운용 된다. 즉, 이동 중에 끊김 없는 데이터 송 수신을 지원하기 위해서 MSAP간 WMN 모듈을 사용하여 망을 구성한다. 이러한 환경에서 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하기 위하여 단말 간 상호 인증을 수행하고 데이터를 암호화 할 수 있는 기술이 필요하다. 본 논문에서는 MSAP 단말간 인증서버를 통해 분산적으로 인증을 수행하여 보다 비용과 효율성 측면에서 장점을 갖는 상호 인증기법을 제안한다.