• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제7권4호
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• pp.231-241
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• 2013

Improvements in wireless sensor network (WSN) technology have resulted in a large number of applications. WSNs have been mainly used for monitoring applications, but they are also applicable to target tracking, health care, and monitoring with multimedia data. Nodes are generally deployed in environments where the exhausted batteries of sensor nodes are difficult to charge or replace. The primary goal of communication protocols in WSNs is to maximize energy efficiency in order to prolong network lifetime. In this paper, various medium access control (MAC) protocols for synchronous/asynchronous and single/multi-channel WSNs are investigated. Single-channel MAC protocols are categorized into synchronous and asynchronous approaches, and the advantages and disadvantages of each protocol are presented. The different features required in multi-channel WSNs compared to single-channel WSNs are also investigated, and surveys on multi-channel MAC protocols proposed for WSNs are provided. Then, existing broadcast schemes in such MAC protocols and efficient multi-hop broadcast protocols proposed for WSNs are provided. The limitations and challenges in many communication protocols according to this survey are pointed out, which will help future researches on the design of communication protocols for WSNs.

• 한국IT서비스학회지
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• 제10권3호
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• pp.237-250
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• 2011

Recently, Wireless Sensor Networks (WSN) require energy performance and guaranteed delivery delay time, contrarily with previous MAC protocols that aim to high throughput mostly. In order to satisfy the new significant requirements, many MAC protocols of WSN employ and try to enhance the duty cycle mechanism which is energy efficient technique in MAC layer. This duty cycle mechanism is oriented by toggling the transceiver conditions composed of wakeup and sleep states. The synchronous MAC protocols perform the period synchronization process. Hence, these are energy efficient in periodic monitoring environment, but are inefficient in where an event is incurred rarely and infrequently. Otherwise, the performance of asynchronous MAC protocols are contrarily with synchronous protocols. In this paper, we design two models consisting Always-busy and Always-idle ti simplify the general network congestion conditions. Through these models, moreover, we analyze two types MAC protocols in terms of energy efficiency and delay performance by analytical results. Additionally, we also evaluate two MAC protocols with two gongestion models that we designed. By the analytical and simulated results, we provide the general and efficient decision method in which protocols are more appropriate in a certain WSN environment.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권1호
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• pp.105-122
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• 2011

The fundamental design goal of wireless sensor MAC protocols is to minimize unnecessary power consumption of the sensor nodes, because of its stringent resource constraints and ultra-power limitation. In existing MAC protocols in wireless sensor networks (WSNs), duty cycling, in which each node periodically cycles between the active and sleep states, has been introduced to reduce unnecessary energy consumption. Existing MAC schemes, however, use a fixed duty cycling regardless of multi-hop communication and traffic fluctuations. On the other hand, there is a tradeoff between energy efficiency and delay caused by duty cycling mechanism in multi-hop communication and existing MAC approaches only tend to improve energy efficiency with sacrificing data delivery delay. In this paper, we propose two different MAC schemes (ADS-MAC and ELA-MAC) using closed-loop control in order to achieve both energy savings and minimal delay in wireless sensor networks. The two proposed MAC schemes, which are synchronous and asynchronous approaches, respectively, utilize an adaptive timer and a successive preload frame with closed-loop control for adaptive duty cycling. As a result, the analysis and the simulation results show that our schemes outperform existing schemes in terms of energy efficiency and delivery delay.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권11호
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• pp.1423-1430
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• 2016

무선 센서 네트워크의 MAC 프로토콜에 관한 연구는 동기식 MAC 프로토콜과 비동기식 MAC 프로토콜로 구분되어 활발한 연구가 진행되어 왔다. 특히, 비동기식 MAC 프로토콜은 각 노드들이 독립적인 Duty Cycle로 동작하기 때문에 송수신자 간의 동기를 맞추기 위한 알고리즘 연구가 필수적이다. 대표적으로 수신자 주도의 (Receiver-Initiated) MAC 프로토콜은 각 노드가 Wakeup 하자마자 전송하는 Beacon을 이용하여 송수신자 간의 동기를 맞추는 알고리즘이다. 하지만, 송신자가 언제 전송될지 모르는 수신자의 Beacon을 기다리면서 불필요한 에너지 소모가 발생하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 송수신자 사이의 최적의 중간 노드를 선정하여 성능을 향상시키는 MAC 프로토콜을 제안한다. 시뮬레이션 결과는 기존의 알고리즘 보다 에너지 효율을 향상시키고 전송 지연 시간이 감소되는 결과를 보인다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권12호
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• pp.45-55
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• 2012

센서 네트워크는 센서가 설치된 지역에서 감지된 데이터를 무선으로 전달하는 기술로서, 기존 방식과 달리 에너지 효율이 매우 중요한 성능요소이다. 이러한 특성에 따라 많은 WSN MAC 프로토콜에서는 Wakeup과 Sleep을 반복하여 수행하는 Duty Cycle 기법을 활용하고 있지만, 고정적인 Wakeup 구간의 설정에 따라 획일화된 에너지 성능과 수신 성공률로 인하여 성능이 제한적이다. 본 논문에서는 이러한 Duty Cycle 기반의 MAC 프로토콜을 개선하기 위하여, 채널 환경에 따라 동적으로 Wakeup 구간을 가변화시키는 기법을 제안한다. 제안하는 방식은 트래픽이 높은 환경에서 Wakeup 구간을 증가시켜 수신 성공률을 높이고, 트래픽이 낮은 환경에서 Wakeup 구간을 줄여 에너지 성능을 향상시켰다. 또한 본 논문에서는 제안하는 방식의 성능에 대한 효율적인 평가를 위하여 기존 동기식 및 비동기식 MAC의 결과와 제안방식을 적용한 MAC의 결과를 비교하고 이를 분석하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제38B권4호
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• pp.279-290
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• 2013

본 논문에서는 UWB의 광대역 주파수와 낮은 신호세기의 특성을 이용해서 기밀한 음성 통신이 가능하고, 이동 ad hoc 네트워크로 동작하도록 하여 단말의 이동이 가능한 전술망용 MAC 프로토콜의 효과적인 음성 데이터 전송 기법을 제안하였다. 기존의 UWB MAC 프로토콜은 대부분 단말 간 동기화를 지원하여 전력 소모, 대역폭과 같은 자원 활용에 중점을 두었으나, 본 논문의 UWB MAC 프로토콜은 단말의 이동성에 중점을 두어 비동기 방식으로 구동된다. 또한 효과적인 음성 데이터 전송을 위해서 RTS/CTS 패킷을 사용하지 않고, 재전송 과정이 없다. 해당 음성 데이터 전송 방식의 시뮬레이션을 통하여 성능을 측정하였다.