• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권12호
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• pp.5307-5327
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• 2016

Restricted by finite battery energy, traditional wireless sensor networks (WSNs) can only maintain for a limited period of time, resulting in serious performance bottleneck in long-term deployment of WSN. Fortunately, the advancement in the wireless energy transfer technology provides a potential to free WSNs from limited energy supply and remain perpetual operational. A mobile charger called wireless charging vehicle (WCV) is employed to periodically charge each sensor node and keep its energy level above the minimum threshold. Aiming at maximizing the ratio of the WCV's vocation time over the cycle time as well as guaranteeing the perpetual operation of networks, we propose a feasible and optimal solution to this issue within the context of a real-time large-scale deployed WSN. First, we develop two different types of charging cycles: initialization cycles and renewable cycles and give relevant algorithms to construct these two cycles for each sensor node. We then formulate the optimization problem into an optimal construction algorithm and prove its correctness through theoretical analysis. Finally, we conduct extensive simulations to demonstrate the effectiveness of our proposed algorithms.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제32권6호
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• pp.787-809
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• 2009

Recent interest in the use of wireless sensor networks for structural health monitoring (SHM) is mainly due to their low implementation costs and potential to measure the responses of a structure at unprecedented spatial resolution. Approaches capable of detecting damage using distributed processing must be developed in parallel with this technology to significantly reduce the power consumption and communication bandwidth requirements of the sensor platforms. In this investigation, a damage detection system based on a distributed processing approach is proposed and experimentally validated using a wireless sensor network deployed on two laboratory structures. In this distributed approach, on-board processing capabilities of the wireless sensor are exploited to significantly reduce the communication load and power consumption. The Damage Location Assurance Criterion (DLAC) is used for localizing damage. Processing of the raw data is conducted at the sensor level, and a reduced data set is transmitted to the base station for decision-making. The results indicate that this distributed implementation can be used to successfully detect and localize regions of damage in a structure. To further support the experimental results obtained, the capabilities of the proposed system were tested through a series of numerical simulations with an expanded set of damage scenarios.

• 대한지리학회지
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• 제45권6호
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• pp.788-805
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• 2010

현재 유비쿼터스 센서 네트웍(USN: Ubiquitous Sensor Networks)의 노드를 배치하는 방식은 위치 적정성의 관점에서 많은 한계를 가지고 있다. 본 연구는 가시권 분석, 셀중심에 대한 인접성, 도로 밀도, 건물밀도, 셀중첩 비율을 GIS 데이터베이스로 구축하고 공간변수별 가중치에 의거하여 USN루트 노드 설치를 최소화하는 방안을 제시하였다. 기존의 전형적인 격자형 방식에 의거한 USN에서 24개의 루트노드가 필요하였지만 공간가중치에 의한 분석방법은 11개의 노드만으로 네트웍의 구성이 가능하였다. 11개의 노드만으로 구성된 USN에서 신호강도(RSSI: Received Signal Strength Indicator)는 다양한 지점에서 급격한 변동을 보이지 않고 노드의 연결성에 대한 성능평가 기준을 충족하였다. 공간가중치를 반영한 노드의 배치는 USN노드 배치에서 격자형방식이나 무작위로 설치하는 관행을 개선될 수 있는 계기가 되어 USN의 운영과정에서 신호강도를 확보할 수 있는 중요한 참고자료가 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.658-663
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• 2018

본 논문에서는 실내 위치 추정시스템에 주로 사용되는 시퀀스 기반 위치추정(Sequence-Based Localization, SBL) 알고리즘의 성능향상을 위한 노드배치 알고리즘에 대해 연구한다. 기존의 노드선택 또는 배치알고리즘은 다수의 타겟이 위치하는 공간의 중심값에 노드들을 위치시켜 성능향상을 이루는 반면, SBL에서는 위치추적 알고리즘 특성상 타겟을 에워싸는 공간에서의 노드배치가 효율적일 수 있음에 주목한다. 이를 실현하기 위해 K-means clustering 알고리즘을 통한 노드배치 가능 공간을 선정하고, 그 선정된 공간상의 효율적 노드위치를 찾기 위해 2분법을 활용하여, 설계 복잡도가 낮은 노드배치 알고리즘을 제시한다. 제안된 노드배치알고리즘은 다양한 모의실험을 통해 무작위 노드배치 알고리즘 대비 뛰어난 위치추정성능을 보여주며, 노드위치를 위한 전역탐색 (full search)과 비교하여, 상당히 낮은 설계복잡도를 유지하면서도 만족할 만한 성능을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권12B호
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• pp.1514-1523
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• 2009

현재 무선 센서 네트워크의 주소 할당 기법들은 수백 개 이상의 노드로 구성된 대규모 센서 네트워크를 지원함에 있어 한계를 갖고 있다. WSNs 관련 대표적인 표준화 단체인 ZigBee Alliance에서는 균형 트리 기반의 주소 영역을 구성한 후, 트리 구조에 맞추어 네트워크의 주소를 할당하는 분산 주소 할당 기법이 제시되었다. 하지만 일반적으로 실제 배치된 네트워크는 균형 트리 구조를 갖지 않으며 이로 인해 주소의 낭비 및 고갈이 발생한다. 본 논문에서는 이러한 단점을 해결하기 위해 다수의 균형 트리를 동적으로 구성하는 계층적 클러스터 트리 기반 분산 주소 할당 기법을 제시한다. 제안된 방안에서는 16-bit 주소 영역을 클러스터 식별자 영역과 클러스터 내 주소 영역으로 구분하여 각 클러스터 내부에서는 균형 트리 기반 분산 주소 할당 기법을 사용하고, 주소 고갈 발생시에는 동적으로 새로운 클러스터를 형성하여 주소를 할당한다. 시뮬레이션을 통한 성능 분석에서는 제안된 프로토콜이 기존의 기법보다 주소 사용의 효율 및 고아 노드 발생 부분에서 향상된 결과를 보여준다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제33권3호
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• pp.193-200
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• 2006

센서 네트워크는 침입탐지, 원격 감시 등 보안이 꼭 필요한 환경에서 사용될 것으로 예상된다. 이와 같은 센서네트워크에서 기밀성과 같은 보안성을 제공하기 위해서 센서 노드들은 공유키를 가지고 있어야 한다. 현재까지 제안된 기본적인 키 분배 기법은 키가 너무 많이 필요하거나, 노출된 센서에 의해서 키가 너무 많이 노출되는 등 보안 측면에서 취약했다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 확률적 키 분배기법이라는 적은 수의 키로 노드 간의 키 공유를 확률적으로 보장하는 새로운 키 분배 기법이 제안되었다. 그러나 이 기법은 노드 간에 키의 공유가 항상 보장되지 않기 때문에 물리적인 이웃 노드라도 통신을 진행하지 못하게 되어 비효율적인 라우팅이 발생하거나, 별도의 라우팅 프로토콜을 필요로 하는 문제가 있다. 본 논문에서는 쿼럼 시스템(quorum system)을 이용하여, 노드에서 필요로 하는 키의 수를 줄이면서도 이웃 노드와 키 공유를 언제나 보장하는 새로운 키 분배 방법을 제안한다. 또한 노드 분포 정보(deployment knowledge)를 아는 상황에서 쿼럼 시스템을 확장하여 센서 노드에서 필요로 하는 키의 수를 줄이고 보안성과 연결성을 지원할 수 있는 방안을 제시한다.

• ETRI Journal
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• 제33권5호
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• pp.791-801
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• 2011

Security in wireless sensor networks (WSNs) is an upcoming research field which is quite different from traditional network security mechanisms. Many applications are dependent on the secure operation of a WSN, and have serious effects if the network is disrupted. Therefore, it is necessary to protect communication between sensor nodes. Key management plays an essential role in achieving security in WSNs. To achieve security, various key predistribution schemes have been proposed in the literature. A secure key management technique in WSN is a real challenging task. In this paper, a novel approach to the above problem by making use of elliptic curve cryptography (ECC) is presented. In the proposed scheme, a seed key, which is a distinct point in an elliptic curve, is assigned to each sensor node prior to its deployment. The private key ring for each sensor node is generated using the point doubling mathematical operation over the seed key. When two nodes share a common private key, then a link is established between these two nodes. By suitably choosing the value of the prime field and key ring size, the probability of two nodes sharing the same private key could be increased. The performance is evaluated in terms of connectivity and resilience against node capture. The results show that the performance is better for the proposed scheme with ECC compared to the other basic schemes.

• 대한산업공학회지
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• 제37권3호
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• pp.180-190
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• 2011

Efficient energy consumption is a critical factor for deployment and operation of wireless sensor networks (WSNs). To achieve energy efficiency there have been several hierarchical routing protocols that organize sensors into clusters where one sensor is a cluster-head to forward messages received from its cluster-member sensors to the base station of the WSN. In this paper, we propose a self-organized clustering method for cluster-head selection and cluster based routing for a WSN. To select cluster-heads and organize clustermembers for each cluster, every sensor uses only local information and simple decision mechanisms which are aimed at configuring a self-organized system. By these self-organized interactions among sensors and selforganized selection of cluster-heads, the suggested method can form clusters for a WSN and decide routing paths energy efficiently. We compare our clustering method with a clustering method that is a well known routing protocol for the WSNs. In our computational experiments, we show that the energy consumptions and the lifetimes of our method are better than those of the compared method. The experiments also shows that the suggested method demonstrate properly some self-organized properties such as robustness and adaptability against uncertainty for WSN's.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.710-715
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• 2006

최근 반도체 제조기술의 발달로 저가의 센서 노드의 개발이 가능해 짐에 따라 실제 시스템에 대한 모니터링 및 제어 시스템의 개발이 가능하게 되고 있다. 이에 본 연구에서는 센서 네트워크 어플리케이션 중 하나인 움직이는 물체의 추적을 위한 새로운 형태의 알고리즘을 제안하고자 한다. 제안된 알고리즘은 물체의 이동을 감지한 센서 노드들간의 협업을 통해 이동 물체의 움직임을 지속적으로 감지하는 것을 가능케 한다. 이로 인해 제안된 알고리즘은 타켓의 순간적인 놓침을 초래할 수 있는 예측 실패 등에 대해 강인한 특성을 갖는다. 또한 시뮬레이션 고찰을 통해 제안된 알고리즘이 랜덤한 움직임을 갖는 타켓에 대한 정확한 추적이 가능함을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.151-157
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• 2010

MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems) 분야의 급격한 발전은 저비용의 정보 처리 센싱 능력을 갖춘 센서의 발전에 박차를 가했다. 이러한 기술의 흐름은 강력하고 높은 확장성을 가지는 WSNs(Wireless Sensor Networks)을 위하여 더 많은 센서 간 연결을 위한 연구가 진행되고 있는 실정이다. WSNs의 자원부족, Ad-hoc 배치방법, 보다 광대해지는 규모는 센서 간 통신에서 안전성을 보다 중요한 문제로 인식하게 하고 있다. 센서 네트워크의 주요 고려사항은 에너지 효율이기 때문에, 보안 기술은 통신에서의 보안 특징과 그것을 수행하기 위해 계산해야하는 오버헤드 간 균형을 맞춰야한다. 본 논문에서는 새로운 보안 인식 다중경로 위치기반 라우팅 프로토콜을 개발하기 위하여 위치정보와 전송확률을 결합한다. 네트워크 시뮬레이터(ns-2)를 실행한 결과 보다 나은 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.