• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권7호
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• pp.2488-2511
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• 2015

Data redundancy has high impact on Wireless Sensor Network's (WSN) performance and reliability. Spatial and temporal similarity is an inherent property of sensory data. By reducing this spatio-temporal data redundancy, substantial amount of nodal energy and bandwidth can be conserved. Most of the data gathering approaches use either temporal correlation or spatial correlation to minimize data redundancy. In Collective Prediction exploiting Spatio Temporal correlation (CoPeST), we exploit both the spatial and temporal correlation between sensory data. In the proposed work, the spatial redundancy of sensor data is reduced by similarity based sub clustering, where closely correlated sensor nodes are represented by a single representative node. The temporal redundancy is reduced by model based prediction approach, where only a subset of sensor data is transmitted and the rest is predicted. The proposed work reduces substantial amount of energy expensive communication, while maintaining the data within user define error threshold. Being a distributed approach, the proposed work is highly scalable. The work achieves up to 65% data reduction in a periodical data gathering system with an error tolerance of 0.6℃ on collected data.

• Journal of Communications and Networks
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• 제14권6호
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• pp.653-661
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• 2012

High-availability seamless redundancy (HSR) is a redundancy protocol for Ethernet networks that provides two frame copies for each frame sent. Each copy will pass through separate physical paths, pursuing zero fault recovery time. This means that even in the case of a node or a link failure, there is no stoppage of network operations whatsoever. HSR is a potential candidate for the communications of a smart grid, but its main drawback is the unnecessary traffic created due to the duplicated copies of each sent frame, which are generated and circulated inside the network. This downside will degrade network performance and might cause network congestion or even stoppage. In this paper, we present two approaches to solve the above-mentioned problem. The first approach is called quick removing (QR), and is suited to ring or connected ring topologies. The idea is to remove the duplicated frame copies from the network when all the nodes have received one copy of the sent frame and begin to receive the second copy. Therefore, the forwarding of those frame copies until they reach the source node, as occurs in standard HSR, is not needed in QR. Our example shows a traffic reduction of 37.5%compared to the standard HSR protocol. The second approach is called the virtual ring (VRing), which divides any closed-loop HSR network into several VRings. Each VRing will circulate the traffic of a corresponding group of nodes within it. Therefore, the traffic in that group will not affect any of the other network links or nodes, which results in an enhancement of traffic performance. For our sample network, the VRing approach shows a network traffic reduction in the range of 67.7 to 48.4%in a healthy network case and 89.7 to 44.8%in a faulty network case, compared to standard HSR.

• 한국통신학회논문지
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• 제39B권10호
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• pp.708-714
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• 2014

무선 센서 네트워크는 일반적으로 에너지를 위해 배터리에 의존하는 밀집되게 배치된 센서 노드들로 구성된다. 이와 같이 여러 개로 밀집되게 배치된 센서 노드들은 에너지 낭비 및 센서 데이터의 높은 중복 전송을 야기한다. 상기 전원 관련 제약 및 높은 중복성과 같은 양자 문제는 센서 노드들 간의 적절한 노드 활동 스케줄링에 의해 해결될 수 있다. 본 논문에서는 우수한 커버리지 성능 보장 및 노드들 간 에너지 절약과 네트워크 수명의 연장을 위한 셀룰러 오토마타 (CA) 기반의 노드 스케줄링 알고리즘이 제안된다. 또한 CA 프레임워크에 기반하여 노드 스케줄링 알고리즘의 새로운 수학적 모델을 제안한다. 제안한 알고리즘은 스케줄링 결정을 위해 노드 내 지역 환경 조건의 변경 및 인접 노드들의 상태 정보를 이용한다. 본 논문은 제안한 방식을 적용한 시스템의 동작을 분석하고 시뮬레이션 결과를 통해 제안한 알고리즘이 센싱 커버리지 품질을 유지하면서 유의한 에너지 절약을 갖춘 에너지 균형을 보장함을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.35-40
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• 2011

본 논문은 센서 네트워크의 각 이벤트 영역에서의 데이터 취합 및 전달을 위한 방법들을 비교 평가한다. 이를 위해 이벤트 영역내의 두 가지 전송 방법인 직접적인 전송 방식과 취합 노드를 통한 전송 방식을 비교한다. 직접적인 전송 방식은 모든 노드가 자신이 측정한 데이터를 전송하기 때문에 데이터의 중복성과 네트워크의 트래픽을 증가시키는 단점을 가진다. 반면에 취합 노드를 통한 전송 방식은 이벤트 영역 내에서 노드들의 데이터를 취합함으로써 데이터의 중복을 방지하고 데이터를 간소화 할 수 있다. 취합 노드의 선정 방식은 노드의 위치에 기반 한다. 즉, 취합 노드가 이벤트 영역의 중앙에 위치한 노드 혹은 싱크 노드와 가장 가까운 노드를 선정하는 것이다. 위 두 가지 방법을 바탕으로 취합 노드 선정 방식들을 모델링 하여 이벤트 영역의 증가에 따른 각 방법의 에너지 소비를 측정한다. 이를 위해, 이벤트 노드와 취합 노드의 거리와 취합 노드와 싱크 노드의 거리를 구하고, 이를 수식으로 간략히 정리한다. 또한, 기존의 에너지 수식을 적용하여 거리 수식과 같이 적용하여 에너지 소비 모델을 만든다. 이를 통해 취합 노드 방식들의 에너지 소비를 비교 평가하여 센서 네트워크에 에너지 효율적인 방식을 찾아낸다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 춘계학술대회
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• pp.619-622
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• 2009

가쉽 기반 프로토콜을 이용한 P2P 네트워크 급속히 발전하고 있다. 특히 그룹통신에서 는 가쉽 기반 프로토콜이 높은 신뢰성을 보장하고 확장성이 있다. 본 논문에서 제시하는 자기 조정 프로토콜은 사용 그룹 크기를 모르는 경우에 이웃에서 목록을 얻는다. 그리고 이웃 목록의 노트 백업 메커니즘을 이용해서 시스템의 부가적인 부하를 감소시킨다. 제안된 시스템 모델, 기반의 알고리즘과 시뮬레이션 평가 결과들을 본 논문에서 제시한다.

• 대한지리학회지
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• 제45권6호
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• pp.788-805
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• 2010

현재 유비쿼터스 센서 네트웍(USN: Ubiquitous Sensor Networks)의 노드를 배치하는 방식은 위치 적정성의 관점에서 많은 한계를 가지고 있다. 본 연구는 가시권 분석, 셀중심에 대한 인접성, 도로 밀도, 건물밀도, 셀중첩 비율을 GIS 데이터베이스로 구축하고 공간변수별 가중치에 의거하여 USN루트 노드 설치를 최소화하는 방안을 제시하였다. 기존의 전형적인 격자형 방식에 의거한 USN에서 24개의 루트노드가 필요하였지만 공간가중치에 의한 분석방법은 11개의 노드만으로 네트웍의 구성이 가능하였다. 11개의 노드만으로 구성된 USN에서 신호강도(RSSI: Received Signal Strength Indicator)는 다양한 지점에서 급격한 변동을 보이지 않고 노드의 연결성에 대한 성능평가 기준을 충족하였다. 공간가중치를 반영한 노드의 배치는 USN노드 배치에서 격자형방식이나 무작위로 설치하는 관행을 개선될 수 있는 계기가 되어 USN의 운영과정에서 신호강도를 확보할 수 있는 중요한 참고자료가 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.33-40
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• 2014

Ethernet 기반 차량 네트워크 구성 시 신뢰성은 요구조건 중 하나이다. 이를 위해 차량 네트워크 구조에 High-availability Seamless Redundancy (HSR) protocol (IEC 62439-3 clause 5)를 사용할 수 있다. HSR 프로토콜은 프레임을 전송할 때 서로 다른 경로에 각각의 복제된 프레임들을 제공한다. 이는 전송 오류로 인해 하나의 경로에서 프레임을 전송받지 못하더라도 목적지 노드는 다른 경로를 통해 적어도 하나의 프레임을 받을 수 있어 네트워크의 고장 발생 시에도 네트워크의 중단이 없음을 의미한다. 고장 발생 시에도 목적지 노드는 Zero-recovery time으로 하나의 프레임을 받을 수 있기 때문에 표준 Ethernet 과는 달리 보낸 프레임의 손실시 네트워크를 재구성하는 시간이 필요 없다. 하지만 HSR 프로토콜은 복제 전송하는 프레임으로 인해 불필요한 트래픽을 발생시키는 단점이 있다. 이에 HSR 프로토콜의 성능을 향상시키기 위해 QR, VRing, RURT, DVP와 같은 방법들이 이미 제안되었다. 본 논문에서는 차량 네트워크에 HSR 프로토콜을 적용한 3가지 구조를 제안하였고 여기에 트래픽 향상을 위해 QR, VRing을 적용하였으며 이 구조들의 트래픽 성능을 측정 및 비교하였다. QR과 VRing을 적용할 때 표준 HSR 프로토콜에 비해 48-75%의 트래픽 감소를 보여주었다. 이는 차량에서 신뢰성 향상을 위해 HSR 프로토콜은 Ethernet을 대신하여 사용할 수 있음을 의미한다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.47-53
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• 2012

In this paper, we present an algorithm called redundant logical paths (RLP) for efficient HSR traffic reduction. It creates redundant logical paths between each HSR node and all the other nodes. Eventually, a logical full-meshed network or paths will be established among all HSR node types, except the Quadbox type, which is used only for interconnection. The logical full-meshed network will be used instead of using the standard HSR protocol that depends on the concepts of the duplication and forwarding of the received frame until it reaches the destination node. The RLP algorithm results in significantly less frame traffic because there is no random forwarding as in the standard HSR protocol. For the sample network in this paper simulation results showed a 61.5-80% reduction in network frame traffic compared to the standard HSR. Our algorithm will avoid latency issues in the network and even network congestion, thus improving network efficiency.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권4호
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• pp.800-818
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• 2013

Supporting video streaming over multi-hop wireless networks is particularly challenging due to the time-varying and error-prone characteristics of the wireless channel. In this paper, we propose a joint optimization scheme for video streaming over multi-hop wireless networks. Our coding scheme, called Joint Source/Network Coding (JSNC), combines source coding and network coding to maximize the video quality under the limited wireless resources and coding constraints. JSNC segments the streaming data into generations at the source node and exploits the intra-session coding on both the source and the intermediate nodes. The size of the generation and the level of redundancy influence the streaming performance significantly and need to be determined carefully. We formulate the problem as an optimization problem with the objective of minimizing the end-to-end distortion by jointly considering the generation size and the coding redundancy. The simulation results demonstrate that, with the appropriate generation size and coding redundancy, the JSNC scheme can achieve an optimal performance for video streaming over multi-hop wireless networks.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권4호
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• pp.71-79
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• 2011

본 논문에서는 이더넷 파워링크의 마스터 이중화 기법의 실시간성 향상을 위해 PReq 신호를 이용한 원전용 실시간 제어망의 실시간성과 신뢰성을 고려한 마스터 이중화 기법을 제안하였다. 제안된 마스터 이중화 기법은 동기 구간에서 PReq 신호를 이용하여 마스터 고장을 감지하고 비동기 구간에서 AMNI 프레임을 전송하여 단위 사이클 구간 앞서서 전환이 가능하다. 이를 통해 실시간 주기 데이터의 손실 및 이로 인한 문제점들을 최소한으로 줄일 수 있다. 제안된 마스터 이중화 기법의 효용성을 증명하기 위하여 OPNET Modeler를 이용하여 성능분석 및 검증을 수행하였고 이를 통해 마스터 전환시간을 줄일 수 있음을 보였다.