• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.477-485
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• 2015

최근 무선 센서 네트워크(Wireless sensor network, WSN)의 제한된 수명을 근본적으로 해결하기 위하여 에너지 수집형 노드를 사용한 WSN 연구가 진행되고 있다. 하지만, 이러한 연구를 원활히 지원하기 위한 에너지 수집형 WSN 시뮬레이터는 거의 없는 상태이다. 에너지 수집형 WSN을 위한 시뮬레이터들은 기존의 배터리 기반 WSN 시뮬레이터의 에너지 모델과는 달리, 에너지 수집 모델과 소비 모델이 결합된 새로운 에너지 모델을 필요로 한다. 아울러 새로운 프로토콜 제안 시, 제안된 프로토콜의 성능과 비교할 수 있는 대표적인 에너지 수집형 WSN을 위한 라우팅 및 MAC 프로토콜들이 포함되어 있어야 한다. 본 논문에서는 다양한 환경 에너지 중 가장 널리 사용되는 태양 에너지 기반의 센서 노드 및 네트워크를 지원하는 시뮬레이터를 설계하고 구현하였다. 제안하는 시뮬레이터는 날씨 및 계절 등의 외부환경과 솔라셀 및 에너지 저장 장치 등의 내부 환경 특성을 고려하여 설계된 에너지 수집 모듈이 구현 되어있고, 태양 에너지 기반 무선 센서 네트워크를 위한 대표적인 라우팅 및 MAC 프로토콜 기법들이 구현 되어 있다. 아울러 사용자 친화형 GUI를 제공하여 손쉬운 사용이 가능하다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권6호
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• pp.2504-2526
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• 2016

Wireless sensors are always deployed in brutal environments, but as we know, the nodes are powered only by non-replaceable batteries with limited energy. Sending, receiving and transporting information require the supply of energy. The essential problem of wireless sensor network (WSN) is to save energy consumption and prolong network lifetime. This paper presents a new communication protocol for WSN called Dynamical Threshold Control Algorithm with three-parameter Particle Swarm Optimization and Ant Colony Optimization based on residual energy (DPA). We first use the state of WSN to partition the region adaptively. Moreover, a three-parameter of particle swarm optimization (PSO) algorithm is proposed and a new fitness function is obtained. The optimal path among the CHs and Base Station (BS) is obtained by the ant colony optimization (ACO) algorithm based on residual energy. Dynamical threshold control algorithm (DTCA) is introduced when we re-select the CHs. Compared to the results obtained by using APSO, ANT and I-LEACH protocols, our DPA protocol tremendously prolongs the lifecycle of network. We observe 48.3%, 43.0%, and 24.9% more percentages of rounds respectively performed by DPA over APSO, ANT and I-LEACH.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권8B호
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• pp.630-635
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• 2008

최근 무선 센서 네트워크(WSN : Wireless Sensor Network)의 에너지 효율성을 높이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 그러나 지금까지 제안된 기법들은 일반 센서노드에서 싱크노드로의 직접통신이나 인접 센서노드 간에 발송에너지를 발송거리에 따라 능동조절 가능 등 가정들을 기반으로 하고 있어 이런 기법들은 실제 실현하기 어렵다. 이 논문에서는 모든 센서 노드들은 일정한 전파범위와 데이터 전송률이 유지한다고 가정을 기반으로 다단계 라우팅 기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통하여 제안기법이 기존기법보다 에너지 효율이 향상되었고 또한 실제 무선센서네트워크 적용하기 용이함을 입증하였다.

• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제4권2호
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• pp.128-152
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• 2010

With the advance of computer and communication technologies, wireless sensor networks (WSNs) are increasingly used in many aspects of our daily life. However, since the battery lifetime of WSN nodes is restricted, the WSN lifetime is also limited. Therefore, it is crucial to determine this limited lifetime in advance for preventing service interruptions in critical applications. This paper proposes a feasible static analysis approach to estimating the worstcase lifetime of a WSN. Assuming known routes with a given sensor network topology and SMAC as the underlying MAC protocol, we statically estimate the lifetime of each sensor node with a fixed initial energy budget. These estimations are then compared with the results obtained through simulation which run with the same energy budget on each node. Experimental results of our research on TinyOS applications indicate that our approach can safely and accurately estimate worst-case lifetime of the WSN. To the best of our knowledge, our work is the first one to estimate the worst-case lifetime of WSNs through a static analysis method.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제3권7호
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• pp.241-244
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• 2014

오늘날 Wireless Sensor Network(WSN)은 보안 감시 시스템의 주요 부분으로 자리 잡고 있다. 이러한 WSN 기반 보안 감시 시스템에서는 감시 대상 영역 내에서 특정한 이벤트의 발생이나 대상체(object)의 발견 및 그 위치를 파악하는 것이 중요하다. 특히 허가받지 않은 외부인의 침입을 감시하는 시스템에서 애완동물이나 설치류 등으로 인한 거짓 경보(false alarm)의 발생은 시스템의 신뢰도를 떨어뜨리게 된다. 따라서 본 논문에서는 감지된 대상체가 사람인지 여부를 판단하기 위하여, 감지된 대상체의 높이를 예측하는 메커니즘을 제안한다. 또한 제안한 메커니즘의 성능분석을 위하여 여러 가지 시나리오에서 예측 정확도를 측정하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권7B호
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• pp.721-727
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• 2009

무선 센서 네트워크(WSN)에서는 저가 및 저 전력 센서를 활용하기 때문에 센서의 업무를 성공적으로 수행하면서 적은 에너지를 소모하는 것이 중요한 문제로 부각 된다. 기존의 계층척 WSN 알고리즘들에서 나타나는 제한점은 데이터 진행방향에 대한 역방향 전송이 이루어 질수 있다는 것이다. 본 논문은 데이터 방향성을 고려한 DDACM(Data Direction Aware Clustering Method) 방법을 제안한다. 데이터 역방향 전송 방지를 위해 클러스터헤더는 데이터 전송 방향에서 싱크노드와 가장 가까운 노드가 먼저 임명되고, 에너지 레벨이 일정량 이하 시 클러스터 헤더를 교체하는 방법융 제안한다. 실험을 통하여 LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)방식과 비교하여 데이터 역방향 전송올 최소화하여 에너지 소모를 줄일 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제9권3호
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• pp.265-273
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• 2007

This paper expands an analytical performance model of 802.11 to accurately estimate throughput and energy demand of 802.11-based wireless sensor network (WSN) when sensor nodes employ Reed-Solomon (RS) codes, one of block forward error correction (FEC) techniques. This model evaluates these two metrics as a function of the channel bit error rate (BER) and the RS symbol size. Since the basic recovery unit of RS codes is a symbol not a bit, the symbol size affects the WSN performance even if each packet carries the same amount of FEC check bits. The larger size is more effective to recover long-lasting error bursts although it increases the computational complexity of encoding and decoding RS codes. For applying the extended model to WSNs, this paper collects traffic traces from a WSN consisting of two TIP50CM sensor nodes and measures its energy consumption for processing RS codes. Based on traces, it approximates WSN channels with Gilbert models. The computational analyses confirm that the adoption of RS codes in 802.11 significantly improves its throughput and energy efficiency of WSNs with a high BER. They also predict that the choice of an appropriate RS symbol size causes a lot of difference in throughput and power waste over short-term durations while the symbol size rarely affects the long-term average of these metrics.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.289-301
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• 2018

IoT 기술을 산업현장에 적용시킨 IIoT는 생산율 향상 및 작업자의 안전을 위한 모니터링의 기술로 이용되고 있다. 하지만 수십에서 수백 대의 공작기계가 부품을 가공하고 있는 생산라인에 Ethernet과 RS485 등을 유선 네트워크를 이용한 IIoT 네트워크의 구축을 통한 모니터링은 기반비용 및 네트워크의 유연성 및 유동성의 문제를 가진다. 이로 인해 유선 네트워크에서 무선 네트워크로의 변화가 필요한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 IEEE 802.15.4 표준 무선네트워크 디바이스를 이용하여 생산라인에 Ad-Hoc WSN를 구축한다. 또한 추가적으로 Payload Frame을 모든 센서노드가 공유하는 특징을 가지는 EtherCAT 통신방식을 이용하여 센서노드의 전송주기 및 순서를 설정하였다. 이를 통해 무선 센서 네트워크의 패킷충돌로 인한 신뢰성 저하와 실시간성 문제를 해결했으며 실제 산업현장에 사용할 수 있는 무선 네트워크 라우팅 방식을 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.245-252
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• 2020

예상치 못한 장비들의 결함은 우리 사회 전반에 막대한 경제적 손실을 초래하고, 이런 상황에서 상태 모니터링은 해결 가능한 방법을 제시할 수 있다. 상태 모니터링은 부착된 다양한 센서 데이터로부터 기계 고장을 예측하기 위해 신호 처리 알고리즘의 개발이 요구된다. 상태 모니터링에 사용되는 신호 처리 알고리즘은 높은 계산 효율과 고해상도를 요구하고 있다. 무선 센서 네트워크상(WSN)에서 상태 모니터링을 개선하기 위해서 데이터의 시각화는 데이터의 특징적인 표현을 극대화할 수 있다. 따라서 본 논문은 대규모 기반 시설에서 장비의 환경 상태를 식별하기 위해 WSN 기반의 상태 모니터링을 위한 온도 데이터의 시각적인 특징 추출을 제안한다. 실험 결과, 시간-주파수 분석은 시간에 따른 온도 변화를 시각적으로 확인할 수 있으며 온도 데이터 변화의 특징을 추출하는데 용이하였다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제24권2호
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• pp.53-58
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• 2024

This paper presents a novel miniaturized 3-D cubic antenna for use in wireless sensor network (WSN) application. The geometry of this antenna is designed as a cube including a meander dipole antenna. A truly omnidirectional pattern is produced by this antenna in both E-plane and H-plane, which allows for non-intermittent communication that is orientation independent. The operating frequency lies in the ISM band (centered in 2.45 GHz). The dimensions of this ultra-compact cubic antenna are 1.25*1.12*1cm3 which features a length dimension λ/11. The coefficient which presents the overall antenna structure is Ka=0.44. The cubic shape of the antenna is allowing for smart packaging, as sensor equipment may be easily integrated into the cube hallow interior. The major constraint of WSN is the energy consumption. The power consumption of radio communication unit is relatively high. So it is necessary to design an antenna which improves the energy efficiency. The parameters considered in this work are the resonant frequency, return loss, efficiency, bandwidth, radiation pattern, gain and the electromagnetic field of the proposed antenna. The specificity of this geometry is that its size is relatively small with an excellent gain and efficiency compared to previously structures (reported in the literature). All results of the simulations were performed by CST Microwave Studio simulation software and validated with HFSS. We used Advanced Design System (ADS) to validate the equivalent scheme of our conception. Input here the part of summary.