• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권6호
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• pp.2709-2734
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• 2020

The growing demand to make wireless data services 5G compatible has necessitated the development of an energy-efficient approach for an effective new wireless environment. In this paper, we first propose a cognitive sensor node (CSN) based game theory for deriving energy via a primary user-transmitted radio frequency signal. Cognitive users' time was segmented into three phases based on a time switching protocol: energy harvest, spectrum sensing and data transmission. The proposed model chooses the optimal energy-harvesting phase as the effected factor. We further propose a distributed energy-harvesting model as a utility function via pricing techniques. The model is a non-cooperative game where players can increase their net benefit in a selfish manner. Here, the price is described as a function pertaining to transmit power, which proves that the proposed energy harvest game includes Nash Equilibrium and is also unique. The best response algorithm is used to achieve the green connection between players. As a result, the results obtained from the proposed model and algorithm show the advantages as well as the effectiveness of the proposed study. Moreover, energy consumption was reduced significantly (12%) compared to the benchmark algorithm because the proposed algorithm succeeded in delivering energy in micro which is much better compared to previous studies. Considering the reduction and improvement in power consumption, we could say the proposed model is suitable for the next wireless environment represented in 5G.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.73-82
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• 2008

센서 정보의 효율적인 활용과 관리를 위해서는 인터넷을 통한 센서 정보의 수집과 관리가 절대적으로 필요하다. 이를 위해서는 센서 네트워크와 인터넷을 연동하는 기술이 절대적으로 필요하다. 센서 네트워크와 인터넷을 연동하는 방법은 게이트웨이를 통한 변환 방법이 주로 연구되었지만 최근에는 센서 노드에 IP기반 인터넷 프로토콜들을 직접 탑재하는 기술이 크게 주목받고 있다. 특히 IPv6는 풍부한 주소공간과 주소 자동생성과 같은 특성이 센서 네트워크와 잘 부합되기 때문에 센서 네트워크용 통신 프로토콜로 아주 적합하다. 본 논문에서는 센서 네트워크 환경에 적합한 초소형 UDP/IPv6 프로토콜 기능을 설계하고, 이를 TinyOS 기반의 nesC로 구현하였다. 구현된 프로그램은 TOSSIM과 TinyViz를 이용하여 시뮬레이션 결과를 확인하였고, 센서 노드(Mote)에 직접 탑재하여 시험적인 성능 테스트를 수행하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권6호
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• pp.22-32
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• 2013

최근 무선 센서 네트워크(WNS: Wireless Sensor Network)가 큰 관심을 받고 있으며, IEEE 802.15.4 표준 규격을 기반으로 상위 계층 규격을 표준화하여 산업 분야에 적용하기 위한 ZigBee의 필요성이 대두되고 있다. 현재 IEEE 802.15.4/ZigBee 통신 채널에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며, 다양한 채널 환경에 대한 성능 분석 또한 관심의 대상이다. 본 논문에서는 다양한 채널 환경에서의 IEEE 802.15.4 전파전파 특성분석을 통한 채널 모델을 제안한다. 또한 IEEE 802.15.4/ZigBee 표준의 2.4GHz 대역 물리계층에서 각 채널 환경에 대한 성능을 비교 분석한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.71-80
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• 2012

본 논문에서는 개인 영역의 저속 데이터 전송률을 요구하는 응용을 운용하기 위한 미래병사체계의 시스템 모델을 제안한다. 저속 데이터 전송률을 요구하는 응용들은 기존의 무선 센서 네트워크기술을 참조할 수 있지만, 상이한 데이터 전송률을 지원하기에 적합하지 않다. 이러한 기존 시스템의 문제점들을 해결하가 위하여 미래병사체계에 적합한 CSMA/CA 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 데이터 전송률에 기반을 두어 CSMA/CA 알고리즘의 파라미터를 가변하도록 설계되었다. 제안한 시스템 모델 및 알고리즘은 Castalia를 이용하여 시뮬레이션 하였으며, 시뮬레이션 결과 제안한 시스템 모델이 기존 방식과 비교하여 데이터 처리량이 개선되고, 충돌 확률이 감소함을 확인할 수 있었다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.17-30
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• 2010

다양한 분야가 IT 기술과 접목되어 인간 생활의 질적인 향상을 도모하고 있다. 전 세계적으로 유비쿼터스 기술이 각종 분야에 적용되고 있으며, 이와 같은 유비쿼터스 사회 실현을 위해 센서 네트워크가 점차 다양한 응용 분야에서 활용되고, 그 중요성이 부각되고 있다. 특히 u-사회의 실현을 위해 점차 QoS 요구사항이 증가하고 있으며, 데이터의 정확하고 신뢰성있는 전송이 중요한 문제로 대두되고 있다. 이에 본 논문에서는, 무선 센서 네트워크의 특성을 고려하여 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 기법을 제시하고자 한다. 전송 신뢰성 향상을 위해 경로별로 신뢰도를 계산하며, 전송 성공 여부를 판단하기 위해 직접 ACK를 경로 품질에 따라 선택적으로 사용한다. 경로 품질이 좋은 경우에는 오버히어링을 역으로 묵시적 ACK로 사용하여 직접 ACK 사용을 줄이고, 직접 ACK를 위임할 수 있는 방법을 제시함으로써 일반 ACK의 사용으로 인한 에너지 소비 및 트래픽 낭비를 줄이는 기법을 제안한다. 시뮬레이션 결과, 제안 기법은 기존 ACK 기법의 신뢰성은 유지하면서 약 30% 에너지 효율적인 데이터 전송을 하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.755-761
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• 2013

무선 센서 네트워크에서 다중접근제어(Medium Access Control: MAC) 프로토콜은 센서 노드들이 필요할 때만 on 상태에 머물게 함으로 에너지를 효율적으로 사용하도록 하게한다. 본 논문에서는 에너지 수확 무선 센서 네트워크에서 우선순위에 기반을 둔 에너지 효율적인 MAC 프로토콜(EEPB-MAC)을 제안한다. 제안된 EEPB-MAC은 기존의 IEEE 802.15.4의 비콘 프레임에 우선순위 비트, 전송 노드 주소, NAV 값을 가지는 필드를 추가하여 이를 통하여 우선순위 데이터 전송을 지원한다. 데이터 전송을 원하는 전송자로부터 비콘 프레임을 수신한 수신 노드는 수신된 비콘 프레임의 우선순위 비트에 기반으로 데이터를 전송할 전송자를 선택한다. 데이터의 특성에 따라 우선순위 전송을 지원할 뿐 만 아니라, 수신 노드의 잔여 에너지 레벨에 따라 전송 주기를 조절하는 등 데이터 전송에 참여하는 노드에서의 에너지 소모를 줄인다. EEPB-MAC 프로토콜은 기존에 제안된 다른 프로토콜에 비해 우선순위가 높은 데이터에 대한 전송지연을 줄이며, 각 노드에서의 에너지 소모를 개선시켰다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권9C호
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• pp.573-580
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• 2011

무선 센서 네트워크는 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있으며, 무선측위는 센서 네트워크의 응용을 위한 필수적이고 핵심적인 기술로 집중을 받고 있다. 하지만 무선 센서 네트워크의 환경이 3차원으로 이루어져 있는 반면에 대부분의 무선측위 기법은 2차원으로 구현되어 있어 새로운 기법이 요구되고 있는 상황이다. 이에 본 논문에서는 3차원 공간에서 동작하는 무선 센서 네트워크를 위한 저복잡도 무선측위 메커니즘을 제안한다. 기본 개념은 2개의 앵커 노드를 한쌍으로 탑재한 비행체를 이용하는 것으로, 이 앵커 노드들은 그들의 현재 위치를 담고있는 비컨 신호를 주기적으로 전파하며 임의 노드들은 앵커 노드들의 통신 범위에 들어가자마자 이 비컨 신호를 수신한다. 제안된 기법은 3차원 무선측위의 복잡도를 줄이기 위하여 3차원 문제를 2차원의 계산으로 변형하여 임의 노드의 위치를 추정한다. 모의실험 결과를 통해 무선 센서 네트워크에서 제안된 기법이 3차원 무선측위에 효과적임을 확인하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제6권12호
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• pp.40-49
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• 2006

집적회로, 무선 통신, 그리고 마이크로 컴퓨팅 등의 기술 발전에 힘입어, 유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 실현하고 차세대 IT 산업을 이끌 새로운 기술로서 센서 네트워크 기술이 점차 주목 받고 있으며 많은 연구가 활발히 수행되고 있다. 향후 센서 네트워크는 이를 구성하는 각각의 센서 노드들, 그리고 더 나아가 센서 네트워크 자체도 지속적으로 생성되거나 소멸되면서 기존의 네트워크와 상호 통신하고 주위환경에 맞추어 변화하며 동적으로 진화해 나갈 전망이다. 따라서 서로 다른 주소 체계를 사용하고 있는 센서 네트워크와 기존 네트워크간의 상호 연동이 요구된다. 본 논문은 센서 네트워크와 인터넷과의 상호 통신을 위한 주소 연동 방안을 제안한다. 제안된 연동 방안은 응용 계층 게이트웨이 기법과 IP 오버레이 네트워크 기법을 갖추면서 Zigbee 기반 센서 네트워크의 주소 체계와 인터넷의 주소체계인 IP 기반 인터넷 주소 체계가 서로 통신할 수 있도록 주소를 배정시켜주는 방안이며, 실험을 통해 제안된 연동 방안을 검증한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.2800-2807
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• 2012

애드-혹 네트워크는 기간망에 의존하지 않고, 노드들끼리 자율적으로 데이터 이동 경로를 형성하는 네트워크이다. 일반적으로 애드-혹 네트워크는 다중-홉 통신을 기반으로 하며 네트워크의 규모가 커질수록 경로 설정을 위한 제어 패킷의 양이 급격히 증가하게 되고 노드의 수명이 단축 된다. 이러한 노드들의 특성으로 인해서 네트워크 크기에 따른 보다 에너지 효율성 적용이 가능한 경로 설정 기법에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 논문에서는 특히 계층적인 클러스터 구조 기반의 애드-혹 네트워크 환경에서 노드가 동질적 공간-포아송의 조건에서 노드의 분포 밀도와 속성정보를 고려한 클러스터의 계층 깊이 결정 알고리즘인 CACHE-R(Context-Aware Clustering Hierarchy, Efficient and Resilient)를 제안한다. 제안하고자 하는 CACHE-R기법은 최적화된 계층의 깊이와 속성정보를 적용함으로써 에너지 보존적인 경로를 설정하여, 전체 네트워크의 에너지 소비량을 감소시키고 네트워크 수명을 향상되는 특성을 보여주었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권4A호
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• pp.388-398
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• 2011

본 논문은 무선 센서 네트워크에서 이동 노드들의 위치 업데이트로 인한 에너지 소비를 최소화하는 EMSP(Efficient Mobility Support Protocol)을 제안한다. 제안하는 방법은 이동 노드들의 움직임을 고려한 virtual cluster와 클러스터의 균일한 노드 분포를 위한 node split 기법이다. 기존의 제안된 프로토콜은 Invitation phase 동안 이동 노드의 새로운 CH 선택으로 인하여 업데이트 통신비용에 발생한다. 이를 해결하기 위하여 R-tree의 일종인 LUR-tree에서 사용되는 Expanded MBR을 적용하여 업데이트시 발생되는 불필요한 에너지 소비를 감소시킨다. 또한, 제안하는 기법은 기존의 클러스터 노드 밀도 불균형 문제를 해결하기 위해 R-tree에서 사용되는 split algorithm을 적용하였다. 성능 평가 결과, 기존의 제안된 LEACH-C protocol에 비하여 약 40%, M-LEACH protocol에 비하여 에너지 소비가 약 8% 감소하였다. 이는 제안된 기법이 무선 센서 네트워크에서 센서의 수명 연장과 네트워크 확장에 용이하다는 것을 보여준다.