Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.3
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pp.437-446
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2017
70 percent of Korea's territory is covered with mountains, whose difficult conditions can cause damage to facilities. Recently, the demand for facilities related to outdoor activities including monorails has been on the rise, and such facilities are much more likely to become damaged. For this reason, a monitoring system applying IoT to mountainous areas was developed and its applicability is evaluated in this study. The current status of the existing mountainous facilities and monitoring systems were reviewed, and the current wired monitoring technology was analyzed. A scenario for IoT-based monitoring was developed, and then sensor nodes were developed, which include an RF-communication module and interface, power-supply and solar-cell. A testbed was set up at K University. The same data was collected by the wireless system as had been collected by the wired one. The study findings are as follows. Firstly, by using the wireless system, it is estimated that the construction duration can be reduced by about 25 percent, while the construction costs can be reduced by about 3~52 percent. Secondly, the safety of the construction workers can be improved by making the working conditions less dangerous, such as by eliminating the need to transport cables.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.39B
no.10
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pp.691-699
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2014
In order to increase network lifetime, duty-cycle MAC protocols which can reduce energy consumption caused by idle listening is proposed for WSNs. In common duty-cycle MAC protocols, each sensor node calculates its duty-cycle interval based on the current amount of residual energy. However, in WSNs with the capability of energy harvesting, existing duty-cycle intervals based on the residual energy may cause the sensor nodes which have high energy harvesting rate to suffer unnecessary sleep latency. Therefore, a duty-cycle scheduling scheme which adjust the duty-cycle interval based on both of the residual energy and the energy harvesting rate was proposed in our previous work. However, since this duty-cycle MAC protocol overlooked the performance variation according to the change of duty-cycle interval and adjusted the duty-cycle interval only linearly, the optimal duty-cycle interval could not be obtained to meet application requirements. In this paper, we propose three methods which calculate the duty-cycle interval and analyse their results. Through simulation study, we verify that network lifetime, end-to-end delay and packet delivery ratio can be improved up to 23%, 44% and 31% as compared to the existing linear duty-cycle scheduling method, respectively.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.44
no.1
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pp.146-154
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2007
In this paper, we have presented a real-time transfer mechanism for the delay-sensitive data in WSNs (Wireless Sensor Networks). The existing methods for real-time data transfer select a path whose latency is shortest or the number of hops is least. Although the approaches of these methods are acceptable, they do not always work as efficiently as they can because they had no consideration for the link error rates. In the case of transmission failures on links, they can not guarantee the end-to-end real-time transfer due to retransmissions. Therefore, we have proposed an algorithm to select a real-time transfer path in consideration of the link error rates. Our mechanism estimates the 1-hop delay based on the link error rate between two neighboring nodes, which in turn enables the calculation of the expected end-to-end delay. A source node comes to choose a path with the shortest end-to-end delay as a real-time route, and sends data along the path chosen. We performed various experiments changing the link error rates and discovered that this proposed mechanism improves the speed of event-to-sink data transfer and reduces delay jitter. We also found that this mechanism prevents additional energy consumption and prolongs network lifetime, resulting from the elative reduction of transmission failures and retransmissions.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.51
no.11
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pp.11-18
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2014
Most of the energy efficient MAC protocols for wireless sensor networks (WSNs) are based on duty cycling in a single channel and show competitive performances in a small number of traffic flows; however, under concurrent multiple flows, they result in significant performance degradation due to contention and collision. We propose a multi-channel pipelining (MCP) method for convergecast WSN in order to address these problems. In MCP, a staggered dynamic phase shift (SDPS) algorithms devised to minimize end-to-end latency by dynamically staggering wake-up schedule of nodes on a multi-hop path. Also, a phase-locking identification (PLI) algorithm is proposed to optimize energy efficiency. Based on these algorithms, multiple flows can be dynamically pipelined in one of multiple channels and successively handled by sink switched to each channel. We present an analytical model to compute the duty cycle and the latency of MCP and validate the model by simulation. Simulation evaluation shows that our proposal is superior to existing protocols: X-MAC and DPS-MAC in terms of duty cycle, end-to-end latency, delivery ratio, and aggregate throughput.
This paper describes a remote system to monitor the circadian behavioral patterns of elders who live alone. The proposed system was designed and implemented to provide more conveniently and reliably the required functionalities of a remote monitoring system for elders based on the development of first phase prototype[2]. The developed system is composed of an in-house sensing system and a server system. The in-house sensing system is a set of wireless sensor nodes which have pyroelectric infrared (PIR) sensor to detect a motion of elder. Each sensing node sends its detection signal to a home gateway via wireless link. The home gateway stores the received signals into a remote database. The server system is composed of a database server and a web server, which provides web-based monitoring system to caregivers (friends, family and social workers) for more cost effective intelligent care service. The improved second phase system can provide 'automatic diagnosis', 'going out detection', and enhanced user interface functionalities. We have evaluated the first and second phase monitoring systems from real field experiments of 3/4 months continuous operation with installation of 9/15 elders' houses, respectively. The experimental results show the promising possibilities to estimate the behavioral patterns and the current status of elder even though the simplicity of sensing capability.
ZigBee is a standard for wireless personal area networks(WPANs) based on the IEEE 802.15.4 standard. It has been developed for low cost and low power consumption. There are two alternative routing schemes that have been proposed for the ZigBee standard: Ad-hoc On-Demand Distance Vector(AODV) and tree routing. The tree routing forwards packets from sensors to a sink node based on the parent-child relationships established by the IEEE 802.15.4 MAC topology formation procedure. In order to join the network, a sensor node chooses an existing node with the strongest RSSI(Received signal strength indicator) signal as a parent node. Therefore, some nodes carry a large amount of traffic load and exhaust their energy rapidly. To overcome this problem, we introduce a new metric based on link quality and traffic load for load balancing. Instead of the strength of RSSI, the proposed scheme uses the new metric to choose a parent node during the topology formation procedure. Extensive simulation results using TOSSIM(TinyOS mote SIMulator) show that the CFR scheme outperforms well in comparison to the conventional tree routing scheme.
Purpose: A modern greenhouse consists of various Information and Communications Technology (ICT) components e.g., sensor nodes, actuator nodes, gateways, controllers, and operating softwarethat communicate with each other. The interoperability between these components is an essential characteristic for any greenhouse control system. A greenhouse control system could not work unless the components communicate via common interfaces. The TTAK.KO-06.0288 is an interface standard consisting of four parts. Notably, TTAK.KO-06.0288-Part3, which describes the interface between a greenhouse operating system (GOS) and a greenhouse control gateway (GCG), is the core standard of TTAK.KO-06.0288. The objectives of this study were to analyze the TTAK.KO-06.0288-Part3 standard, to suggest alternative solutions for identified issues, and to develop a library as a proof of the alternative solutions. Methods: The "data field" was analyzed using a comparative analysis method, since it is a data transmission unit of TTAK.KO-06.0288-Part3. It was compared with other parts of TTAK.KO-06.0288 in terms of definition, format, size, and possible values. Although TTAK.KO-06.0288-Part1 and TTAK.KO-06.0288-Part2 do not use a "data field," they have a similar data structure. That structure was compared with the "data field" of TTAK.KO-06.0288-Part3. Results: Twenty-one issues were identified across four categories: inter-standard issues, intra-standard issues, operational issues, and misprint issues. Since some of the issues can raise interoperability problems, 16 alternative solutions were suggested. In order to prove the alternative solutions, an open-source communication library called libtp3 was developed. The library passed 14 unit tests and was adapted to two research. Conclusions: Although TTAK.KO-06.0288-Part3 is an interface standard for communication between a GOS and a GCG, it might not communicate between different implementations because of the identified issues in the standard. These issues could be solved by the alternative solutions, which could be used to revise TTAK.KO-06.0288. In addition, a relevant organization should develop a program for compatibility testing and should pursue test products for smart greenhouses.
Determination of optimal pressure monitoring location is essential to manage water distribution system efficiently and safely. In this study, entropy theory is applied to overcome defects of previous researches about determining the optimal sensor location. The previous studies required the calibration using historical data, therefore, it was difficult to apply the proposed method in the place where the enough data were not available. Also, most researches have focused on the locations to minimize cost and maximize accuracy of the model, which is not appropriate for the purpose of maintenance of the water distribution system. The proposed method in this study quantify the entropy which is defined as the amount of information calculated from the pressure change due to the variation of discharge. When abnormal condition is occurred in a node, the effect on the entire network is presented by the entropy, and the emitter is used to reproduce actual pressure change pattern in EPANET. The optimal location to install pressure sensors in water distribution system is the nodes having the maximum information from other nodes. The looped and branched networks are evaluated using the proposed model. As a result, entropy theory provides general guideline to select the locations to install pressure sensors and the results can be used to help decision makers.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.3
no.9
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pp.293-300
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2014
TDMA(Time Division Multiple Access) is a channel access scheme for shared medium networks. The shared frequency is divided into multiple time slots, some of which are assigned to a user for communication. Techniques for TDMA can be categorized into two classes: synchronous and asynchronous. Synchronization is not suitable for small scale networks because it is complicated and requires additional equipments. In contrast, in DESYNC, a biologically-inspired algorithm, the synchronization can be easily achieved without a global clock or other infrastructure overhead. However, DESYNC spends a great deal of time to complete synchronization and does not guarantee the maximum time to synch completion. In this paper, we propose a lightweight synchronization scheme, C-DESYNC, which counts the number of participating nodes with GP (Global Packet) signal including the information about the starting time of a period. The proposed algorithm is mush simpler than the existing synchronization TDMA techniques in terms of cost-effective method and guarantees the maximum time to synch completion. Our simulation results show that C-DESYNC guarantees the completion of the synchronization process within only 3 periods regardless of the number of nodes.
The adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) based automatic control system framework was proposed for integrated environment management of ubiquitous plant factory which can collect information of crop cultivation environment and monitor it in real-time by using various environment sensors. Installed wireless sensor nodes, based on the sensor network, collect the growing condition's information such as temperature, humidity, $CO_2$, and the control system is to monitor the control devices by using ANFIS. The proposed automatic control system provides that users can control all equipments installed on the plant factory directly or remotely and the equipments can be controlled automatically when the measured values such as temperature, humidity, $CO_2$, and illuminance deviated from the decent criteria. In addition, the better quality of the agricultural products can be gained through the proposed automatic control system for plant factory.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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