• 디지털산업정보학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.61-68
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• 2020

Nuclear power plants have a lower cost of power generation, and they are more eco-friendly than other power generation plants. Also, we need to prepare nuclear plant accidents because of their severe damage. In the event of a safety accident, such as a radiation leak, by applying a wireless sensor network to a nuclear power plant, many sensor nodes can be used to monitor radiation and transmit information to an external base station to appropriately respond to the accident. However, applying a wireless sensor network to nuclear power plants requires routing protocols that consider the sensor network size and bypass obstacles such as plant buildings. In general, the hierarchical-based routing protocols are efficient in energy consumption. In this study, we look into the problems that may occur if hierarchical-based routing protocols are applied to nuclear power plants and propose improved routing protocols to solve these problems. Simulation results show that the proposed routing protocol is more effective in energy consumption than the existing LEACH protocol.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권7호
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• pp.1735-1755
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• 2012

Wireless sensor networks (WSNs) are becoming increasingly attractive for a variety of applications and have become a hot research area. Routing is a key technology in WSNs and can be coarsely divided into two categories: flat routing and hierarchical routing. In a flat topology, all nodes perform the same task and have the same functionality in the network. In contrast, nodes in a hierarchical topology perform different tasks in WSNs and are typically organized into lots of clusters according to specific requirements or metrics. Owing to a variety of advantages, clustering routing protocols are becoming an active branch of routing technology in WSNs. In this paper, we present an overview on clustering routing algorithms for WSNs with focus on differentiating them according to diverse cluster shapes. We outline the main advantages of clustering and discuss the classification of clustering routing protocols in WSNs. In particular, we systematically analyze the typical clustering routing protocols in WSNs and compare the different approaches based on various metrics. Finally, we conclude the paper with some open questions.

• Journal of Communications and Networks
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• 제12권2호
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• pp.122-129
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• 2010

Energy conservation is one of the most important issues for evaluating the performance of wireless sensor network (WSN) applications. Generally speaking, hierarchical clustering protocols such as LEACH, LEACH-C, EEEAC, and BCDCP are more efficient in energy conservation than flat routing protocols. However, these typical protocols still have drawbacks of unequal and high energy depletion in cluster heads (CHs) due to the different transmission distance from each CH to the base station (BS). In order to minimize the energy consumption and increase the network lifetime, we propose a new hierarchical routing protocol, distance aware intelligent clustering protocol (DAIC), with the key concept of dividing the network into tiers and selecting the high energy CHs at the nearest distance from the BS. We have observed that a considerable amount of energy can be conserved by selecting CHs at the nearest distance from the BS. Also, the number of CHs is computed dynamically to avoid the selection of unnecessarily large number of CHs in the network. Our simulation results showed that the proposed DAIC outperforms LEACH and LEACH-C by 63.28% and 36.27% in energy conservation respectively. The distance aware CH selection method adopted in the proposed DAIC protocol can also be adapted to other hierarchical clustering protocols for the higher energy efficiency.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.51-57
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• 2020

WSN은 배터리와 같은 제한된 전원을 가진 센서 노드가 무선으로 구성된 네트워크이다. 센서 노드의 배터리가 모두 소모되면 해당 노드는 더는 동작하지 않으며, 일정 이상의 노드가 동작하지 않으면 네트워크는 제 역할을 하지 못하게 된다. 따라서 노드의 에너지 효율을 높여 에너지 소모를 최소화하면 네트워크의 수명을 증가시킬 수 있다. 에너지 효율을 높이기 위한 프로토콜은 다양하게 있으며, 그중 클러스터 방식과 체인 방식의 프로토콜이 있다. 본 논문은 무선 센서 네트워크의 성능 향상을 위해 별도로 연구한 라우팅 프로토콜의 성능 평가를 검토하고자 한다. 비교 기준은 대표적인 계층 라우팅 프로토콜인 LEACH 프로토콜로 선택되었으며, 비교 대상은 CHEF와 FLCFP, LEACH-DFL 라우팅 프로토콜로 퍼지 로직과 함께 고려되었다. 본 논문에서는 성능 비교를 위한 다양한 기준이 제시되었으며, 각 프로토콜의 시뮬레이션을 통해 성능을 비교하였다. CHEF, FLCFP, LEACH-DFL의 성능 비교, LEACH, Puzzy Logic과의 프로토콜 등을 통해 다른 프로토콜의 성능을 비교하기 위한 기준점을 제시하고, 프로토콜의 성능 향상을 위한 추가적인 설계 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제5권5호
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• pp.27-37
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• 2004

기존의 ad hoc 네트워크 라우팅 프로토콜들은 노드의 동적인 특성으로 인하여 확장성에 제약을 받는다. 클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 노드들을 클러스터로 분할하고 그들간에 계층적인 라우팅을 수행한다. 이러한 계층적인 특징은 ad hoc 네트워크 라우팅 프로토콜의 확장성을 보장한다. 그러나 기존의 k-hop클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 헤더의 제어 부하 등과 같은 문제점온 갖는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 ad hoc 네트워크에 대해 위임 기능을 이용한 새로운 k-hop(k>3) 클러스터 기반 라우팅 구조를 제안한다. 이 구조는 멤버들을 효율적으로 관리하기 위해 트리 토폴로지를 사용한다. 헤더는 모든 멤버들에 대한 라우팅 테이블을 관리하지 않고, 멤버들 중에서 자신과 이웃하는 노드들에 대한 라우팅 테이블과 나머지 노드들에 대한 멤버 리스트만을 관리하고, 더 낮은 레벨에 있는 노드들은 중간 노드가 관리한다. 제안된 메커니즘은 클러스터 헤더의 제어 부하를 다소 줄일 수 있다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제13C권1호
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• pp.103-112
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• 2006

센서 네트워크에서 센서 노드는 제한된 배터리 용량을 가지기 때문에 에너지 효율적인 라우팅을 통한 네트워크 수명의 최대화가 매우 중요하다. 따라서 많은 라우팅 프로토콜들이 개발되었으며 이는 크게 평면 라우팅과 계층적 라우팅으로 분류된다. 최근 계층적 라우팅 방안에 초점을 맞추고 많은 연구가 이루어지고 있으며 대표적인 방안으로 LEACH가 있다. 본 논문에서는 LEACH의 문제점을 분석하고 이를 보완하기 위한 새로운 라우팅 방안으로 ENTER (ENergy efficient Two-tiEr Routing protocol)를 제안한다. ENTER는 LEACH에서 사용된 분산 알고리즘을 통해 클러스터를 형성하며 클러스터 헤드간에 경로를 형성하여 싱크 노드로 통합된 데이터를 전송함으로써 에너지 손실을 줄이고 네트워크 수명을 증가시킨다. 시뮬레이션을 통해 LEACH와 ENTER의 성능을 비교하였으며, 제안된 ENTER가 더 효율적으로 에너지를 이용함으로써 네트워크 수명이 증가함을 알 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권9호
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• pp.2194-2212
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• 2013

The multicast routing architectures have become indispensable due to the increasing needs for extreme communication services anywhere and anytime. The most recent approaches are called hierarchical and fully distributed, what have been proposed by O. Said et al. in a previous work. These proposed architectures were introduced to enhance the service-centric approach. In this paper, NS2 is used to build a simulation environment to test the hierarchical and the fully distributed multicast architectures as regards the service-centric one. The results of simulation show that the performance of the hierarchical and the fully distributed architectures outperforms the service-centric architecture. Furthermore, the fully distributed architecture is found to have the best performance.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 춘계종합학술대회 A
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• pp.469-472
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• 2008

무선센서네트워크(WSN)는 계층적 라우팅 프로토콜을 통해 메모리 사용율이 낮아지고 에너지 소모율도 적어져 네트워크 Lifetime이 향상된다. 무선센서네트워크 환경에서 사용될 수 있는 대표적인 계층적 라우팅 프로토콜로는 지그비(Zigbee) 계층 구조 라우팅 프로토콜과 IETF의 6LoWPAN WG에 드래프트로 제출된 HiLow 프로토콜이 있다. 또한 Short-cut 라우팅 경로를 배정할 수 있는 SCRO 알고리즘이 있다. 본 논문에서는 기존의 지그비 계층 구조 라우팅 프로토콜, HiLow 프로토콜에서 Node Failure 발생 시 이를 해결하기 위한 방법에 대해 설명하고, SCRO 프로토콜에서 Node Failure를 해결하기 위한 방법을 제안하고자 한다. 제안된 방법은 SCRO 프로토콜의 장점인 Short-cut 경로 배정으로 인해 Node Failure 시에도 새로운 경로배정이 빠르게 이루어짐을 알 수 있다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.47-56
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• 2012

본 연구에서는 센서 네트워크용 병렬 시뮬레이터인 PASENS(Parallel SEnsor Network Simulator)를 이용하여 센서 네트워크에 이용되는 라우팅 알고리즘 중에서 계층적 라우팅 프로토콜의 대표적인 방식인 LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)와 그의 변형인 TL-LEACH(Two Level Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy), M-LEACH(Multihop Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy), 그리고 LEACH-C(LEACH-Centralized)의 전력 소모량과 데이터의 수신율을 비교하고 분석하였다. 시뮬레이션을 이용한 분석 결과에 따르면, M-LEACH 라우팅 프로토콜의 경우에는 여러 센서 노드들을 통하여 데이터가 전달되기 때문에 일정한 크기 이상의 넓은 공간에서 높은 수신율을 보였으며, LEACH-C 라우팅 프로토콜은 싱크 노드(서버)가 전체 센서 노드의 잔여 에너지와 위치를 고려하여 클러스터 헤드를 결정하기 때문에 좁은 공간에서 보다 오랜 수명을 필요로 하는 센서 네트워크를 구축하는데 가장 효율적이라는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국항행학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.296-305
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• 2007

6LoWPAN에서 사용되는 계층적 라우팅 프로토콜인 HiLow는 적은 메모리 사용과 낮은 에너지 소모율을 보이지만 최적의 경로를 제공하지 못하는 단점이 있다. 본 논문에서는 HiLow 라우팅 알고리즘의 성능을 개선하기 위해서 계층적 라우팅 경로정보 뿐만 아니라 소스 노드 주위의 이웃 노드의 정보를 활용하여 데이터가 전달될 최적의 다음 홉(Next hop)을 결정하는 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 성능을 분석하였으며, 그 결과 홉 수, 전송되는 메시지 수 측면에서 많은 개선이 있음을 알 수 있었다.