• 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.

• International Journal of Contents
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• 제8권2호
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• pp.13-18
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• 2012

In wireless sensor networks, an energy efficient data gathering scheme is one of core technologies to process a query. The cluster-based data gathering methods minimize the energy consumption of sensor nodes by maximizing the efficiency of data aggregation. However, since the existing clustering methods consider only uniform network environments, they are not suitable for the real world applications that sensor nodes can be distributed unevenly. To solve such a problem, we propose a balanced multi-hop clustering scheme in non-uniform wireless sensor networks. The proposed scheme constructs a cluster based on the logical distance to the cluster head using a min-distance hop count. To show the superiority of our proposed scheme, we compare it with the existing clustering schemes in sensor networks. Our experimental results show that our proposed scheme prolongs about 48% lifetime over the existing methods on average.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제5권4호
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• pp.300-304
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• 2007

Wireless sensor networks represent a new and exciting communication paradigm which could have multiple applications in future wireless communication. Therefore, performance analysis of such a wireless sensor network paradigm is needed in complex wireless channel. Wireless networks could be an important means of providing ubiquitous communication in the future. In this paper, the BER performance of uniform distributed wireless sensor networks is evaluated in non-Gaussian noise channel. Using an analytical approach, the impact of Av. BER performance relating the coherent BPSK system at the end of a multi-hop route versus the spatial density of sensor nodes and impulsive noise parameters A and $\Gamma$ is evaluated.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권7호
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• pp.2302-2324
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• 2014

Cluster-based wireless sensor network (WSN) can significantly reduce the energy consumption by data aggregation and has been widely used in WSN applications. However, due to the intrinsic many-to-one traffic pattern in WSN, the network lifetime is generally deteriorated by the unbalanced energy consumption in a cluster-based WSN. Therefore, energy efficiency and network lifetime improvement are two crucial and challenging issues in cluster-based WSNs. In this paper, we propose a Non-Uniform Node Distribution (NUND) scheme to improve the energy efficiency and network lifetime in cluster-based WSNs. Specifically, we first propose an analytic model to analyze the energy consumption and the network lifetime of the cluster-based WSNs. Based on the analysis results, we propose a node distribution algorithm to maximize the network lifetime with a fixed number of sensor nodes in cluster-based WSNs. Extensive simulations demonstrate that the theoretical analysis results determined by the proposed analytic model are consistent with the simulation results, and the NUND can significantly improve the energy efficiency and network lifetime.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권8A호
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• pp.600-609
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• 2009

기존의 IEEE 802.11 DCF(Distributed Coordination Function)와 같은 전통적인 CSMA(carrier sense multiple access) 프로토콜은 네트워크 규모가 커짐에 따라서 성능의 급격한 감쇠와 전송 지연 증가를 초래한다. 이러한 문제를 효과적으로 해결하기 위하여 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에 적합한 MAC(medium access control) 프로토콜을 제안한다. 기존의 DCF 프로토콜은 데이터 전송을 위한 슬롯(slot)을 선택할 때 패킷 충돌로 인한 재전송이 반복될 때 마다 크기가 커지는 경쟁 윈도우(contention window) 내에서 일반 확률 분포(uniform probability distribution)를 이용한 랜덤(random) 선택 기법을 사용하지만 제안한 프로토콜에서는 전송 지연을 최대한 감소시키기 위하여 경쟁 윈도우의 크기를 고정시키고, 전송 슬롯을 보다 효율적으로 선택하도록 비 균등(non-uniform)확률 분포를 사용하여 전송 슬롯을 랜덤하게 선정한다. 시뮬레이션을 통하여 제안한 프로토콜이 802.11 MAC 표준에 비하여 전송 지연이 감소함을 보여 전송 지연에 민감한 실시간 무선 센서 네트워크의 최적 지연 한계점(best latency bound)을 충족시키는 프로토콜임을 입증한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권3호
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• pp.1083-1097
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• 2018

This paper presents a novel range-free localization algorithm based on quantum particle swarm optimization. The proposed algorithm is capable of estimating the distance between two non-neighboring sensors for multi-hop heterogeneous wireless sensor networks where all nodes' communication ranges are different. Firstly, we construct a new cumulative distribution function of expected hop progress for sensor nodes with different transmission capability. Then, the distance between any two nodes can be computed accurately and effectively by deriving the mathematical expectation of cumulative distribution function. Finally, quantum particle swarm optimization algorithm is used to improve the positioning accuracy. Simulation results show that the proposed algorithm is superior in the localization accuracy and efficiency when used in random and uniform placement of nodes for heterogeneous wireless sensor networks.

• 한국정보컨버전스학회:학술대회논문집
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• 한국정보컨버전스학회 2008년도 International conference on information convergence
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• pp.199-204
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• 2008

Sensor nodes have various energy and computational constraints because of their inexpensive nature and ad-hoc method of deployment. Considerable research has been focused at overcoming these deficiencies through faster media accessing, more energy efficient routing, localization algorithms and system design. Our research attempts to provide a method of improvement MAC performance in these issues. We show that traditional carrier-sense multiple access(CSMA) protocols like IEEE 802.11 do not handle the first constraint adequately, and do not take advantage of the second property, leading to degraded latency and throughput as the network scales in size, We present more efficient method of a medium access for real-time wireless sensor networks. Proposed MAC protocol is a randomized CSMA protocol, but unlike previous legacy protocols, does not use a time-varying contention window from which a node randomly picks a transmission slot. To reduce the latency for the delivery of event reports, it carefully decides a fixed-size contention window, non-uniform probability distribution of transmitting in each slot within the window. We show that it can offer up to several times latency reduction compared to legacy of IEEE 802.11 as the size of the sensor network scales up to 256 nodes using widely used simulator ns-2. We, finally show that proposed MAC scheme comes close to meeting bounds on the best latency achievable by a decentralized CSMA-based MAC protocol for real-time wireless sensor networks which is sensitive to latency.

• 정보처리학회논문지C
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• 제16C권3호
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• pp.373-382
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• 2009

본 논문에서는 실시간 유비쿼터스 센서 네트워크에 적합한 MAC(medium access control) 프로토콜을 제안한다. 기존의 DCF 프로토콜은 데이터 전송을 위한 슬롯(slot)을 선택할 때 패킷 충돌로 인한 재전송이 반복될 때 마다 크기가 변하는 경쟁 윈도우(contention window) 내에서 균등 확률 분포(uniform probability distribution)를 이용한 랜덤(random) 선택 기법을 사용하지만 제안한 프로토콜에서는 센서 데이터의 전송 지연을 최대한 감소시키기 위하여 경쟁 윈도우의 크기를 고정시키고, 전송 슬롯을 보다 효율적으로 선택하도록 비 균등(non-uniform) 확률 분포를 사용하여 전송 슬롯을 랜덤하게 선정한다. 제안한 방법의 성능을 입증하기 위하여 256개의 센서가 배치된 센서 네트워크 모델을 기반으로 ns-2를 이용하여 시뮬레이션을 시행하고, 전체 센서에 발생하는 전송 평균 지연 시간이 기존의 802.11 MAC 표준에 비하여 유비쿼터스 센서 네트워크의 최적 지연 한계점(best latency bound)에 가깝게 나타남을 확인한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.52-61
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• 2013

무선 센서 네트워크에서 재난, 환경 모니터링 등에 대한 응용으로써 센서 노드의 지리학적 위치 측정은 매우 중요하다. 이를 위해 무선 센서 네트워크 분야는 Range-free 위치 측정 기법에 대한 연구가 활발하게 진행 중이며, 비 균일 네트워크 환경에서 위치 정확도를 향상하기 위한 중심 극한 정리와 정규 분포에 근거한 위치 측정 기법인 밀집 확률 기법이 제안되었다. 밀집 확률 기법의 경우 노드 통신을 통해 거리를 추정 후 최종 위치를 측정하지만 거리 추정 시 주위 인근 모든 노드가 동일한 1-홉 추정 거리를 갖는 문제점이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 이러한 오차를 최소화하기 위해 각 노드마다 거리 추정 후 센싱 반경을 조절하여 2차 지역 거리 평가를 통해 센서의 위치를 측정하는 기법을 제안한다. 성능평가 결과, 제안하는 기법은 밀집 확률 기법에 비해 9% 더 높은 정확도를 보였다. 또한 대표적인 Range-free 위치 측정 기법인 DV-HOP에 비해 48% 더 우수한 위치 정확도를 보였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권9호
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• pp.2017-2036
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• 2012

Based on the current solutions to the problem of energy hole, this paper proposed a nonuniform node distribution clustering algorithm, NNDC. Firstly, we divide the network into rings, and then have an analysis and calculation on nodes' energy consumption in each ring of the network when clustering algorithm is applied to collect data. We also put forward a scheme of nonuniform node distribution on the basis of the proportion of nodes' energy consumption in each ring, and change nodes' active/hibernating states under density control mechanism when network coverage is guaranteed. Simulation shows NNDC algorithm can satisfyingly balance nodes' energy consumption and effectively avoid the problem of energy hole.