• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권10호
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• pp.4864-4882
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• 2016

In this work, we consider the optimization problem of minimizing energy consumption for real-time multicast over wireless multi-hop networks. Previously, a distributed primal-dual subgradient algorithm was used for finding a solution to the optimization problem. However, the traditional subgradient algorithms have drawbacks in terms of i) sensitivity to iteration parameters; ii) need for saving previous iteration results for computing the optimization results at the current iteration. To overcome these drawbacks, using a joint network coding and scheduling optimization framework, we propose a novel distributed primal-dual Random Deflected Subgradient (RDS) algorithm for solving the optimization problem. Furthermore, we derive the corresponding recursive formulas for the proposed RDS algorithm, which are useful for practical applications. In comparison with the traditional subgradient algorithms, the illustrated performance results show that the proposed RDS algorithm can achieve an improved optimal solution. Moreover, the proposed algorithm is stable and robust against the choice of parameter values used in the algorithm.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권5A호
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• pp.325-338
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• 2012

본 논문에서는 무선 인지(Cognitive Radio, CR) 기반의 다중 홉 릴레이 전송 환경에서 링크별 가용 주파수 자원을 할당하는 문제를 다룬다. 경로 탐색, 채널 센싱 및 판단, 자원 할당의 3단계 시나리오를 제시하고 컬러 다중 그래프 모델과 시분할 된 프레임 구조를 토대로 서비스 받는 사용자의 수를 최대화하는 최적화 문제로 수학적 모델링을 한다. 이에 대한 해법으로 단말 선택, 릴레이 및 경로 선택 그리고 각 홉별 주파수 자원 선택의 3단계로 구성되는 부 최적화된 종합적 자원관리 방안을 제시한다. 모의실험에서는 홉-별 시분할 된 프레임 구조를 가지는 셀룰러 기반 2차 시스템을 고려하였으며, 다중 홉 통신과 단일 홉 통신 간의 성능을 비교를 통해 무선인지 시스템에서 다중 홉 통신의 필요성을 보였다. 또한 다중 홉 통신 가운데 가장 우수한 홉 수와 그 환경에 대해 살펴보았다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제10권2호
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• pp.103-111
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• 2011

최근 메쉬 네트워크는 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나 메쉬 네트워크는 무선 전송의 특성으로 인한 제한적인 대역폭을 제공하며, 특히 단일 채널로 구성된 메쉬 네트워크의 경우 다중 홉 전송 시 전송률 저하 문제 등이 발생한다. 이러한 문제를 해결하고 QoS(Quality of Service)를 제공하기 위해 다양한 라우팅방식이 제안되어 왔다. 본 논문에서는 MPLS(Multi Protocol Label Switching)를 적용하여 QoS를 제공하는 MPLS 메쉬 네트워크 구조를 제안한다. MPLS를 적용한 메쉬 네트워크를 통해 하부 QoS 제공방식과 무관하게 상위 응용계층에서의 경로관리가 용이해지며 트래픽관리가 용이해진다. 본 논문에서는 IEEE 802.11e 표준을 적용하여 트래픽에 대한 차별적인 서비스를 제공하도록 MPLS 적용 메쉬 라우터를 설계하고, 구현 및 실험을 통하여 동작을 검증하였다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.1-11
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• 2020

본 논문은 큰 스케일의 무선센서네트워크(Wireless Sensor Networks: WSN)에서 클러스터링을 위한 제어 메시지의 최적화된 전송반경을 사용하여 전체 네트워크의 수명을 증가시키는 방법을 제안한다. 또한 스케일이 큰 네트워크에서 노드들의 제어 메시지의 최대 전송반경과 에너지 소모에 대하여 고찰한다. 이를 위하여 일반 노드가 소모하는 에너지와 클러스터 헤드가 소모하는 에너지의 함수 형태로 제어 메시지 전송반경을 분석하고, 이를 바탕으로 최적의 전송반경을 구하는 방법을 제시한다. 제안한 방법을 이용하여 싱글 홉 및 멀티 홉 등의 여러 WSN 라우팅 환경에서 시행한 시뮬레이션 성능 분석 결과를 바탕으로, 본 논문에서 제안한 방법이 기존의 방법들에 비하여 전체 네트워크의 수명을 더욱 길게 운용하는 것을 보였다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제6권1호
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• pp.53-66
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• 2010

The energy efficiency is a key design issue to improve the lifetime of the underwater sensor networks (UWSN) consisting of sensor nodes equipped with a small battery of limited energy resource. In this paper, we apply a hexagon tessellation with an ideal cell size to deploy the underwater sensor nodes for two-dimensional UWSN. Upon this setting, we propose an enhanced hybrid transmission method that forwards data packets in a mixed transmission way based on location dependent direct transmitting or uniform multi-hop forwarding. In order to select direct transmitting or uniform multi-hop forwarding, the proposed method applies the threshold annulus that is defined as the distance between the cluster head node and the base station (BS). Our simulation results show that the proposed method enhances the energy efficiency compared with the existing multi-hop forwarding methods and hybrid transmission methods

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권6호
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• pp.2095-2110
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• 2015

This paper presents a design for a throughput-efficient online relay selection scheme for dual-hop multi-relay cooperative networks. Problems arise with these networks due to unpredictability of the relaying link quality and high time-consumption to probe the dual-hop link. In this paper, we firstly propose a novel probing and relaying protocol, which greatly reduces the overhead of the dual-hop link estimation by leveraging the wireless broadcasting nature of the network. We then formulate an opportunistic relay selection process for the online decision-making, which uses a tradeoff between obtaining more link information to establish better cooperative relaying and minimizing the time cost for dual-hop link estimation to achieve higher throughput. Dynamic programming is used to construct the throughput-optimal control policy for a typically heterogeneous Rayleigh fading environment, and determines which relay to probe and when to transmit the data. Additionally, we extend the main results to mixed Rayleigh/Rician link scenarios, i.e., where one side of the relaying link experiences Rayleigh fading while the other has Rician distribution. Numerical results validate the effectiveness and superiority of our proposed relaying scheme, e.g., it achieves at least 107% throughput gain compared with the state of the art solution.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제13권6호
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• pp.1436-1458
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• 2017

Quorum-based algorithms are widely used for solving several problems in mobile ad hoc networks (MANET) and wireless sensor networks (WSN). Several quorum-based protocols are proposed for multi-hop ad hoc networks that each one has its pros and cons. Quorum-based protocol (QEC or QPS) is the first study in the asynchronous sleep scheduling protocols. At the time, most of the proposed protocols were non-adaptive ones. But nowadays, adaptive quorum-based protocols have gained increasing attention, because we need protocols which can change their quorum size adaptively with network conditions. In this paper, we first introduce the most popular quorum systems and explain quorum system properties and its performance criteria. Then, we present a comparative and comprehensive survey of the non-adaptive and adaptive quorum-based protocols which are subsequently discussed in depth. We also present the comparison of different quorum systems in terms of the expected quorum overlap size (EQOS) and active ratio. Finally, we summarize the pros and cons of current adaptive and non-adaptive quorum-based protocols.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.535-538
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• 2010

본 논문에서는 온도/습도 센서를 이용한 WSN(Wireless Sensor Network) 기반의 화재방재 시스템 개발을 목표로 하여 화재 감시를 위해 분산되어 있는 각 노드들의 구성적 특성과 데이터 패킷 전송 특성에 맞는 프로토콜을 연구한다. 무선 센서 네트워크의 경우 배터리를 에너지로 하여 multi-hop 방식의 데이터 전송을 한다는 특징을 가지고 있으며, WSN 화재방재 시스템이 지속적으로 유지되기 위해서는 센서 노드의 관리와 배치, 그리고 에너지 소비를 효율적으로 조절할 필요가 있다. 그리하여 보통의 WSN 환경이 아닌 화재방재를 위한 특성을 감안하여 효율적인 에너지 소비의 센싱 주기 및 프로토콜을 연구한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권1호
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• pp.52-67
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• 2011

Network coding is a newly developed technology that can cause considerable improvements in network throughput. COPE is the first network coding approach for wireless mesh networks and it is based on opportunistic Wireless Network Coding (WNC). It significantly improves throughput of multi-hop wireless networks utilizing network coding and broadcast features of wireless medium. In this paper we propose a new method, called FENC, for opportunistic WNC that improves the network throughput. In addition, its complexity is lower than other opportunistic WNC approaches. FENC utilizes division and conquer method to find an optimal network coding. The numerical results show that the proposed opportunistic algorithm improves the overall throughput as well as network coding approach.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권10호
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• pp.4781-4803
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• 2017

Environmental monitoring systems using Wireless Sensor Networks (WSNs) face the challenge of high power consumption, due to the high levels of multi-hop data communication involved. In order to overcome the issue of fast energy depletion, a proof-of-concept implementation proves that adopting a clustering algorithm in environmental monitoring applications will significantly reduce the total power consumption for environment sensor nodes. In this paper, an energy-efficient WSN-based environmental monitoring system is proposed and implemented, using eight sensor nodes deployed over an area of $1km^2$, which took place in the city of Tabuk in Saudi Arabia. The effectiveness of the proposed environmental monitoring system has been demonstrated through adopting a number of real experimental studies.