• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권8호
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• pp.43-49
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• 2009

본 논문에서는 에러율이 높은 무선 센서 네트워크의 수명을 연장시키기 위한 라우팅 알고리즘을 제안한다 제안하는 기법은 무선 링크의 품질을 기반으로 하여 패킷을 송수신한 이후의 잔여 에너지를 미리 추정하고, 그 때의 에너지가 가장 많이 남아 있을 것으로 예상되는 경로로 데이터를 전송한다. 제안하는 기법은 에러율을 고려하기 때문에 불필요한 재전송에 따른 에너지 소비를 줄이고 트래픽도 골고루 분산시킨다. 그리고 송수신 이후의 잔여 에너지양들 중에서 최소값이 가장 클 것으로 예상되는 경로를 선택함으로써 노드의 에너지 고갈을 최대한으로 지연시킨다. 다른 방식들에 비하여 제안하는 기법이 네트워크의 수명을 더욱 연장시킨다는 사실을 실험을 통하여 확인할 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권9호
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• pp.4301-4319
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• 2017

Adopting mobile chargers (MC) in rechargeable wireless sensors network (R-WSN) to recharge sensors can increase network efficiency (e.g., reduce MC travel distance per tour, reduce MC effort, and prolong WSN lifetime). In this study, we propose a mechanism to split the sensing field into partitions that may be equally spaced but differ in distance to the base station. Moreover, we focus on minimizing the MC effort by providing a new charging mechanism called the sector-based charging schedule (SBCS), which works to dispatch the MC in charging trips to the sector that sends many charging requests and suggesting an efficient sensor-charging algorithm. Specifically, we first utilize the high ability of the BS to divide the R-WSN field into sectors then it select the cluster head for each sector to reduce the intra-node communication. Second, we formulate the charging productivity as NP-hard problem and then conduct experimental simulations to evaluate the performance of the proposed mechanism. An extensive comparison is performed with other mechanisms. Experimental results demonstrate that the SBCS mechanism can prolong the lifetime of R-WSNs by increasing the charging productivity about 20% and reducing the MC effort by about 30%.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권1A호
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• pp.23-29
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• 2006

무선 센서네트워크(Sensor Network)에서는 많은 수의 센서 노드를 영구적으로 사용하기 보다는 일회성의 목적으로 사용하기 때문에 센서 네트워크를 구성하는 노드들의 수명을 장시간 유지시키는 것이 매우 중요하다. 이를 위해서 본 논문에서는 무선 센서네트워크의 연결 유지 시간(network lifetime)을 연장시키기 위한 EASR(Energy Aware Source Routing) 프로토콜을 제안한다. 제안하는 EASR 기법은 기존의 EAR(Energy Aware Routing)처럼 다중 경로 중에 확률에 의해 결정되는 단일 경로로만 데이터 트래픽을 전송하여 에너지 소비를 분산시키는 방법을 사용한다. 하지만 제안하는 EASR 기법에서는 기존의 SMR(Split Multipath Routing)에서 사용되는 다중 경로 선정 기법을 개선한 방법으로서 센서 노드들의 에너지 소비를 최소화 하기 위하여 다중 경로간의 overhearing 지수를 정의하고 이를 근거로 overhearing 현상에 의한 에너지 소비를 최소로 하는 다중 경로를 설정하는 기법이다. 제안하는 EASR기법이 무선 센서네트워크 환경에서 노드의 수명을 장시간 유지시키고 합리적인 데이터 전송 지연시간을 갖는다는 것을 시뮬레이션 분석을 통해 확인하였다.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제9권2호
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• pp.185-194
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• 2020

Designing of a hierarchical clustering algorithm is one of the numerous approaches to minimize the energy consumption of the Wireless Sensor Networks (WSNs). In this paper, a homogeneous and randomly deployed sensor nodes is considered. These sensors are energy constrained elements. The nominal selection of the Cluster Head (CH) which falls under the clustering part of the network protocol is studied and compared to Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) protocol. CHs in this proposed process is the function of total remaining energy of each node as well as total average energy of the whole arrangement. The algorithm considers initial energy, optimum value of cluster heads to elect the next group of cluster heads for the network as well as residual energy. Total remaining energy of each node is compared to total average energy of the system and if the result is positive, these nodes are eligible to become CH in the very next round. Analysis and numerical simulations quantify the efficiency and Average Energy Ratio (AER) of the proposed system.

• Journal of Communications and Networks
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• 제15권1호
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• pp.87-101
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• 2013

In industrial applications, sensor networks have to satisfy specified time requirements of exchanged messages. IEEE 802.15.4 defines the communication protocol of the physical and medium access control layers for wireless sensor networks, which support real-time transmission through guaranteed time slots (GTSs). In order to improve the performance of IEEE 802.15.4 in industrial applications, this paper proposes a new traffic scheduling algorithm for GTS. This algorithm concentrates on time-critical industrial periodic messages and determines the values of network and node parameters for GTS. It guarantees real-time requirements of periodic messages for industrial automation systems up to the order of tens to hundreds of milliseconds depending on the traffic condition of the network system. A series of simulation results are obtained to examine the validity of the scheduling algorithm proposed in this study. The simulation results show that this scheduling algorithm not only guarantees real-time requirements for periodic message but also improves the scalability, bandwidth utilization, and energy efficiency of the network with a slight modification of the existing IEEE 802.15.4 protocol.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권5호
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• pp.2469-2490
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• 2019

A low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) protocol is a low-power adaptive cluster routing protocol which was proposed by MIT's Chandrakasan for sensor networks. In the LEACH protocol, the selection mode of cluster-head nodes is a random selection of cycles, which may result in uneven distribution of nodal energy and reduce the lifetime of the entire network. Hence, we propose a new selection method to enhance the lifetime of network, in this selection function, the energy consumed between nodes in the clusters and the power consumed by the transfer between the cluster head and the base station are considered at the same time. Meanwhile, the improved FTBA algorithm integrating the curve strategy is proposed to enhance local and global search capabilities. Then we combine the improved BA with LEACH, and use the intelligent algorithm to select the cluster head. Experiment results show that the improved BA has stronger optimization ability than other optimization algorithms, which the method we proposed (FTBA-TC-LEACH) is superior than the LEACH and LEACH with standard BA (SBA-LEACH). The FTBA-TC-LEACH can obviously reduce network energy consumption and enhance the lifetime of wireless sensor networks (WSNs).

• 정보보호학회논문지
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• 제32권6호
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• pp.1165-1170
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• 2022

무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network: WSN)에서 센서들을 클러스터(Cluster) 단위로 그룹화하고 각 클러스터에서 통신 중계 역할을 하는 클러스터 헤드(Cluster Head: CH)를 선출하는 클러스터링 알고리즘이 에너지 보존과 중계 효율을 위해 제안되어 왔다. 한편, 오염된 노드(Compromised Node), 즉 내부공격자를 통해 CH 선출과정에 개입하여 네트워크 운영에 치명적인 영향을 미치는 공격기법들이 등장하였으나, 암호키 기반 대응방식과 같은 기존 대응방법은 내부공격자 방어에 한계가 있었다. 따라서, 본 연구에서는 클러스터링 알고리즘의 CH 선출 통계를 바탕으로 비정상적인 CH 선출 공격을 탐지하는 통계적 탐지기법을 제안한다. 대표적인 클러스터링 알고리즘인 LEACH와 HEED가 운영되는 환경에서 오염노드에 의한 비정상적인 CH 선출 공격을 설계하고, 제안기법의 공격탐지여부에 대한 실험을 통해 제안기법의 효과성을 확인하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.911-923
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• 2010

In wireless sensor networks (WSNs), cluster based data routing protocols have the advantages of reducing energy consumption and link maintenance cost. Unfortunately, most of clustering protocols have been designed for uniformly distributed sensor networks. However, some urgent situations do not allow thousands of sensor nodes being deployed uniformly. For example, air vehicles or balloons may take the responsibility for deploying sensor nodes hence leading a normally distributed topology. In order to improve energy efficiency in such sensor networks, in this paper, we propose a new cluster formation algorithm named DAEEC (Density Aware Energy-Efficient Clustering). In this algorithm, we define two kinds of clusters: Low Density (LD) clusters and High Density (HD) clusters. They are determined by the number of nodes participated in one cluster. During the data routing period, the HD clusters help the neighbor LD clusters to forward the sensed data to the central base station. Thus, DAEEC can distribute the energy dissipation evenly among all sensor nodes by considering the deployment density to improve network lifetime and average energy savings. Moreover, because the HD clusters are densely deployed they can work in a manner of our former algorithm EEVAR (Energy Efficient Variable Area Routing Protocol) to save energy. According to the performance analysis result, DAEEC outperforms the conventional data routing schemes in terms of energy consumption and network lifetime.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.105-111
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• 2020

태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크(SP-WSN)는 지속적으로 에너지를 수집할 수 있어 배터리 기반 센서 네트워크의 에너지 제약 문제를 완화할 수 있다. 하지만 고정된 싱크를 사용한다면, 싱크 주변에 위치한 노드들의 에너지 소비가 상대적으로 증가하는 문제, 즉 에너지 사용 불균형 문제는 해결하지 못한다. 따라서 최근의 연구에서는 SP-WSN에 모바일 싱크를 사용하여 에너지 불균형 문제에 접근하고 있다. 한편, 무선 전력 전송 기술 발전에 따라 WSN에서 모바일 싱크가 데이터 수집뿐 아니라 무선 전력 전송을 통한 에너지 충전의 역할도 할 수 있다. 본 논문에서는 무선 전력 전송이 가능한 모바일 싱크와 효율적인 클러스터링 기법(클러스터 헤드 선출 포함)을 이용하여 SP-WSN의 에너지 불균형 문제를 최소화하는 기법을 제안한다. 제안 기법은 클러스터 헤드를 무선 전력 전송을 사용하여 충전시키고, 효과적인 헤드 선출을 통해 헤드 주변 노드의 에너지 핫스팟을 완화시켜, 결과적으로 모바일 싱크로 수집되는 데이터양을 증가시킨다.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제7권4호
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• pp.197-205
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• 2018

Nowadays, wireless sensor networks (WSNs) have been widely adopted in structural health monitoring (SHM) systems for social overhead capital (SOC) public infrastructures. Structural health information, environmental disturbances and sudden changes of weather conditions, damage detections, and external load quantizing are among the capabilities required of SHM systems. These information requires an efficient transmission with which an efficient mobility management support for wireless networks can provide. This paper deals with the analysis of mobility management schemes in order to address the real-time requirement of data traffic delivery for critical SHM information. The host-based and network-based mobility management protocols have been identified and the advantages of network mobility (NEMO) enabled Proxy Mobile Internet Protocol version 6 (PMIPv6) have been leveraged in order to address the SHM information transmission needs. The scheme allows an efficient information transmission as it improves the handover performance due to shortened handover latency as well as reduced signaling overhead.