• 한국통신학회논문지
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• 제39B권10호
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• pp.691-699
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• 2014

네트워크 수명을 연장시키기 위해 무선 센서 네트워크에서는 idle listening에 소비되는 에너지를 줄일 수 있는 듀티-사이클 MAC 프로토콜들이 제안되었다. 일반적인 듀티-사이클 MAC 프로토콜에서 각 센서 노드는 잔여 에너지양을 기반으로 듀티-사이클 주기를 계산한다. 그러나 에너지 수집이 가능한 센서 네트워크에서 기존 듀티-사이클 주기는 에너지 수집률이 높은 센서 노드에 불필요한 sleep 지연을 발생시킨다. 따라서 우리는 이전 연구에서 잔여 에너지양과 에너지 수집률을 함께 고려하여 듀티 사이클-주기를 조절하는 듀티-사이클 스케줄링 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 듀티-사이클 MAC 프로토콜들은 듀티 사이클-주기 변화에 따른 성능 차이를 고려하지 않고 듀티-사이클 주기를 항상 선형적으로 조절하므로, 응용의 요구사항에 맞는 최적의 듀티 사이클 주기를 얻지 못한다. 본 논문에서는 듀티-사이클 주기를 계산하는 세 가지 기법들을 제안하고 그 결과에 대해 분석한다. 실험을 통해 제안된 기법들이 기존 듀티-사이클 스케줄링 기법에 비해 네트워크 수명, 단대단 패킷 전송 시간과 패킷 전송률을 각각 최대 23%, 44%, 31% 증가시킴을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권9호
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• pp.1955-1963
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• 2009

무선 센서 네트워크를 이용하여 관심 대상의 출현을 모니터링 하는 응용에서는 동일 사실에 대해 여러 노드로부터 중복된 보고가 이루어져 네트워크 대역폭의 낭비와 관련 노드들의 전력 소모를 야기 할 수 있다. 이 논문에서는 대상을 감지한 각각의 노드로 하여금 일정 기간 동안 대기하면서 보고 제한을 알리는 DRP(Don't Report Packet) 패킷을 수신하지 않는 경우에만 싱크(기지국)로 감지 사실을 보고하는 기법을 제시한다. 제한 깊이가 2인 경우 DRP 전파 비용은 물론, 감지 사실을 알리는 보고 비용 역시 최소가 되어 가장 경제적인 통신이 가능하였다. DRP 전파 깊이를 1로 제한하면 최소 2개의 서로 다른 경로를 경유하는 감지 보고가 가능하여 전달의 신뢰성을 높일 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4A호
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• pp.287-293
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• 2011

본 연구에서는 교량의 진동을 이용한 압전 외팔보 에너지 수확장치의 적용성을 연구하였다. 이를 위하여 압전 소자의 구성방정식과 외팔보의 진동방정식을 결합하여 외팔보의 단일 모드에 대한 연성 방정식을 행렬 형태로 구성하였다. 그리고 에너지 수확장치의 가진기 실험을 통하여 해석 모델의 타당성을 검증하였다. KTX, 새마을, 무궁화 열차가 주행할 때 측정된 교량 가속도를 바탕으로 수치해석을 통하여 산정한 에너지 수확장치의 최대 전력은 각각 28.5 mW, 0.65 mW, 0.51 mW로 나타났다. 이를 볼 때 철도와 같은 이동하중에 의한 교량의 진동은 가진 진동수와 가속도가 낮고 지속시간이 짧아서 에너지 공급원으로서 효율성이 떨어지는 것으로 판단된다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권6호
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• pp.1320-1327
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• 2013

In this paper, two different electromagnetic energy harvesters using bulk micromachined silicon spiral springs and Polydimethylsiloxane (PDMS) packaging technique have been fabricated, characterized, and compared to generate electrical energy from ultra-low ambient vibrations under 0.3g. The proposed energy harvesters were comprised of a highly miniaturized Neodymium Iron Boron (NdFeB) magnet, silicon spiral spring, multi-turned copper coil, and PDMS housing in order to improve the electrical output powers and reduce their sizes/volumes. When an external vibration moves directly the magnet mounted as a seismic mass at the center of the spiral spring, the mechanical energy of the moving mass is transformed to electrical energy through the 183 turns of solenoid copper coils. The silicon spiral springs were applied to generate high electrical output power by maximizing the deflection of the movable mass at the low level vibrations. The fabricated energy harvesters using these two different spiral springs exhibited the resonant frequencies of 36Hz and 63Hz and the optimal load resistances of $99{\Omega}$ and $55{\Omega}$, respectively. In particular, the energy harvester using the spiral spring with two links exhibited much better linearity characteristics than the one with four links. It generated $29.02{\mu}W$ of output power and 107.3mV of load voltage at the vibration acceleration of 0.3g. It also exhibited power density and normalized power density of $48.37{\mu}W{\cdot}cm-3$ and $537.41{\mu}W{\cdot}cm-3{\cdot}g-2$, respectively. The total volume of the fabricated energy harvesters was $1cm{\times}1cm{\times}0.6cm$ (height).

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.1376-1384
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• 2008

망의 자동형성에 대한 많은 연구들은 주로 무선 센서 망과 애드혹 망에 대해 수행되었으며 그 결과들은 아직까지 공장자동화에 적용되지 못하였다. 본 논문은 블루투스 통신과 PDA(Personal Digital Assistant)를 이용하여 조업자의 위치에 종속됨 없이 공정 환경을 감시, 제어하는 공정 관리 시스템의 개발에 관하여 기술한다. 이는 유선망을 사용할 수 없는 회전체의 설비진단에 필수적이다. 모바일 단말이 공정관리 서버의 통신 범위에 접근하면 서버는 이동 단말의 존재를 인지하여 스스로 네트워크를 형성한다. 사용자에 대한 인증과정을 거쳐 모바일 단말의 소유자 권한에 따른 모니터링 제어 프로그램을 자동으로 다운로드하여 설치한다. 또한 모바일 단말이 서버의 통신 반경을 벋어나게 되면 네트워크에서 제외하고 프로그램을 자동으로 삭제하여 리소스를 줄이고 모바일 단말의 분실 시 발생할 수 있는 보안상의 문제를 방지한다. 개발된 기능들은 공장 시뮬레이터에서 동작을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.220-226
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• 2011

맥파전달시간 측정을 위해 비침습적 방법으로 신체 착용 가능한 심전도 및 맥파 무선계측시스템을 구현하였다. 구현된 시스템을 이용하여 자세 변화에 따른 맥파전달시간의 변화를 관찰하고자 하였다. 맥파전달시간을 검출하기 위하여 심전도 및 맥파 신호 검출이 필요하고, 맥파신호 계측을 위하여 근적외선을 피검부위에 조사하여 헤모글로빈에 흡수되지 않고 투과된 투과광 또는 반사광으로 혈액량의 변동을 보는 광적용적맥파를 이용하였다. 또한 검출된 심전도와 맥파 신호를 무선으로 PC로 전송하기 위하여 Zigbee호환의 무선센서노드를 이용하였으며, 무선으로 전송된 데이터로부터 잡음을 제거하고 맥파전달시간을 계산하기 위한 신호처리 알고리즘을 구현하였다. 구현된 맥파전달시간 계측시스템의 유용성을 평가하기 위하여 기존 상용시스템과의 비교 평가를 수행하였으며, 자세 변화에 따른 맥파전달시간의 변화양상을 관찰하여 구현된 시스템을 통해 일상생활에서 건강모니터링이 가능함을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권5B호
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• pp.801-808
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• 2010

무선 센서 네트워크의 가장 중요한 요구사항인 효율적인 에너지 사용을 위해 클러스터 구조를 가진 계층 기반 라우팅 프로토콜로 LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)가 제안되었다. LEACH 프로토콜은 수많은 센서 노드들이 임의 개수의 클러스터를 구성하고, 각 클러스터에는 멤버 노드와 클러스터 헤드가 존재한다. 멤버 노드들은 데이터를 감지하여 자신이 소속된 클러스터 헤드에게 전송하고 클러스터 헤드는 멤버 노드에게 전송받은 데이터를 융합하여 Base Station(BS)에게 전송한다. LEACH 프로토콜에서는 클러스터 헤드가 균등하게 분포되는 것을 보장하지 않고, 융합된 데이터를 BS에게 직접 전송하기 때문에 에너지 소모가 크다는 제한사항을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 제한사항을 개선하기 위해, 클러스터 헤드간 체인을 형성해 멀리 떨어진 BS가 아니라 가장 가까운 인접 클러스터 헤드에게 데이터를 전송하고, 최종적으로 BS와 가장 가까운 클러스터 헤드가 데이터를 융합해 전송하는 LECEEP를 제안한다. 시뮬레이션 결과 LECEEP가 LEACH 프로토콜과 비교하여 시간 경과에 따른 전체 네트워크의 에너지 소모 및 생존 노드 수 측면에서 우수함을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권4호
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• pp.2002-2019
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• 2017

RPL routing protocol for low-power and lossy networks is an Internet Engineering Task Force (IETF) recommended IPv6 based protocol for routing over Low power Lossy Networks (LLNs). RPL is proposed for networks with characteristics like small packet size, low bandwidth, low data rate, lossy wireless links and low power. RPL is a proactive routing protocol that creates a Directed Acyclic Graph (DAG) of the network topology. RPL is increasingly used for Internet of Things (IoT) which comprises of heterogeneous networks and applications. RPL proposes a single path routing strategy. The forwarding technique of RPL does not support multiple paths between source and destination. Multipath routing is an important strategy used in both sensor and ad-hoc network for performance enhancement. Multipath routing is also used to achieve multi-fold objectives including higher reliability, increase in throughput, fault tolerance, congestion mitigation and hole avoidance. In this paper, M-RPL (Multi-path extension of RPL) is proposed, which aims to provide temporary multiple paths during congestion over a single routing path. Congestion is primarily detected using buffer size and packet delivery ratio at forwarding nodes. Congestion is mitigated by creating partially disjoint multiple paths and by avoiding forwarding of packets through the congested node. Detailed simulation analysis of M-RPL against RPL in both grid and random topologies shows that M-RPL successfully mitigates congestion and it enhances overall network throughput.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.121-129
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• 2011

센서 네트워크에서 에너지 소비를 최소화하는 것은 가장 중요한 이슈 중 하나이다. 클러스터링 방법 중 LEACH 프로토콜은 에너지를 효율적으로 관리하기 위해 다수의 클러스터 영역을 분할하는 계층적 방법으로 동작된다. 그러나 LEACH 프로토콜은 매 라운드마다 새로운 클러스터를 구성하기 때문에 클러스터를 구성 할 때마다 소비되는 에너지는 전체 네트워크 수명을 단축시키는 요인으로 작용한다. 따라서 이 논문에서는 센서네트워크 환경에서 초기 라운드에 클러스터를 형성하고 클러스터헤더 후보노드를 선정하여 에너지 낭비를 해결하였다. 제안 모델은 초기 라운드에는 기존 LEACH보다 26% 에너지 소모가 증가한다. 그러나 라운드가 지속될수록 제안 방법은 최대 35%까지 전체 에너지소비가 감소됨을 네트워크 시뮬레이션 툴(NS-2)를 이용해 증명하였다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권3호
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• pp.331-335
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• 2010

무선 센서 네트워크에서 중요한 이슈 중 하나는 배치되는 센서 노드들이 최대한 요래 지속되도록 전력 소비를 줄이는 것과, 네트워크를 시간 동기화 하는 것이다. 기존의 저 전력 시간 동기화 알고리즘은 취침모드에 대한 고려 없이 교환되는 패킷의 수를 줄이거나, 네트워크 토폴로지에 따라 다른 시간 동기화 방법을 사용하는 하이브라드 방법이 전부였다. 무선 센서 네트워크에서 효율적인 에너지 절약 방법은 노드의 취침을 통한 duty cycle의 감소이기 때문에, 본 논문에서는 노드의 취침을 통해 duty cycle을 줄일 수 있는 시간 동기화 알고리즘을 제안하였다. 알고리즘 제안 시, 실험을 통해 노드 구성요소의 특성을 파악하여 모델을 세운 후 접근하였다. 제안한 알고리즘의 성능 파악을 위해 네트워크에 요구되는 시간 동기화 정확도가 있을 때, 이를 만족시키기 위한 시간 동기화 주기 값을 구해보았으며, 노드 사이의 편차율을 구할 때 걸리는 시간을 확률적인 개념을 사용해 분석하여 보았다. 제안된 알고리즘을 $3{\times}3$ 격자(grid) 구조에서 구현해본 결과, duty cycle 5%, 시간동기 주기 10초일 때, 107.57 $\mu{s}$의 평균 시간동기 오차를, duty cycle 2.5%, 시간동기 주기 20초일때, 130 $\mu{s}$의 평균 시간동기 오차를 보여주었다.