• Journal of Communications and Networks
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• 제11권4호
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• pp.337-349
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• 2009

In this paper, we introduce a novel mobility model for mobile sinks in which the sinks move towards randomly distributed destinations, where each destination is associated with a mission. The novel mobility model is termed the random mobility with destinations. There have been many studies on mobile sinks; however, they merely support two extreme cases of sink mobility. The first case features the most common and general mobility, with the sinks moving randomly, unpredictably, and inartificially. The other case takes into account mobility only along predefined or determined paths such that the sinks can gather data from sensor nodes with minimum overhead. Unfortunately, these studies for the common mobility and predefined path mobility might not suit for supporting the random mobility with destinations. In order to support random mobility with destination, we propose a new protocol, in which the source nodes send their data to the next movement path of a mobile sink. To implement the proposed protocol, we first present a mechanism for predicting the next movement path of a mobile sink based on its previous movement path. With the information about predicted movement path included in a query packet, we further present a mechanism that source nodes send energy-efficiently their data along the next movement path before arriving of the mobile sink. Last, we present mechanisms for compensating the difference between the predicted movement path and the real movement path and for relaying the delayed data after arriving of the mobile sink on the next movement path, respectively. Simulation results show that the proposed protocol achieves better performance than the existing protocols.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권10A호
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• pp.1004-1014
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• 2007

In sensor networks, it is crucial to reliably and energy-efficiently deliver sensed information from each source to a sink node. Specifically, in mobile sink (user) applications, due to the sink mobility, a stationary dissemination path may no longer be effective. The path will have to be continuously reconfigured according to the current location of the sink. Moreover, the dynamic optimal path from each source to the sink is required in order to reduce end-to-end delay and additional energy wastage. In this paper, an Adaptive Reversal Optimal path Tree (AROT) protocol is proposed. Information delivery from each source to a mobile sink can be easily achieved along the AROT without additional control overhead, because the AROT proactively performs adaptive sink mobility management. In addition, the dynamic path is optimal in terms of hop counts and the AROT can maintain a robust tree structure by quickly recovering the partitioned tree with minimum packet transmission. Finally, the simulation results demonstrate that the AROT is a considerably energy-efficient and robust protocol.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권10호
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• pp.2473-2492
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• 2012

Energy conservation is a vital issue in wireless sensor networks. Recently, employing mobile sinks for data gathering become a pervasive trend to deal with this problem. The sink can follow stochastic or pre-defined paths; however the controlled mobility pattern nowadays is taken more into consideration. In this method, the sink moves across the network autonomously and changes its position based on the energy factors. Although the sink mobility would reduce nodes' energy consumption and enhance the network lifetime, the overhead caused by topological changes could waste unnecessary power through the sensor field. In this paper, we proposed EEDARS, an energy-efficient dual-sink algorithm with role switching mechanism which utilizes both static and mobile sinks. The static sink is engaged to avoid any periodic flooding for sink localization, while the mobile sink adaptively moves towards the event region for data collection. Furthermore, a role switching mechanism is applied to the protocol in order to send the nearest sink to the recent event area, hence shorten the path. This algorithm could be employed in event-driven and multi-hop scenarios. Analytical model and extensive simulation results for EEDARS demonstrate a significant improvement on the network metrics especially the lifetime, the load and the end-to-end delay.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권11호
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• pp.1431-1439
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• 2016

본 논문은 센서 노드들의 에너지 소비를 줄이고 소스로부터 이동 싱크 그룹까지 데이터를 전달하기 위한 새로운 위치 서비스와 위치 기반 라우팅을 제안한다. 기존 방안들과는 다르게, 제안 방안은 그룹 영역 대신 싱크 그룹을 대표하는 리더 싱크 위치 정보를 사용한다. 그래서, 제안 방안은 소스와 리더 싱크 간의 위치 서비스와 위치 기반 라우팅을 위한 상위 계층과 리더 싱크와 멤버 싱크들 간의 위치 서비스와 라우팅을 위한 하위 계층으로 이루어진 계층적 위치 서비스와 위치 기반 라우팅을 사용한다. 각각의 상위와 하위 계층의 위치 서비스와 위치 기반 라우팅은 플러딩을 사용하지 않기 때문에 제안 방안은 센서 노드들의 에너지 소비를 줄일 수 있다. 다양한 시뮬레이션 결과는 제안 방안이 기존 방안보다 우수함을 증명한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권3A호
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• pp.311-320
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• 2006

본 논문에서는 감지 대상과 싱크의 이동이 빈번한 유비쿼터스 센서 네트워크(USN) 환경을 위한 데이터 전달 프로토콜인 DDTM을 제안한다. 기존의 USN을 위한 대부분의 네트워크 프로토콜들은 감지 대상과 싱크의 이동을 고려하고 있지 않다. 따라서 이들의 이동시마다 플러딩이나 경로의 재설정이 요구되며 이것은 에너지 보존이 우선되는 USN의 수명에 있어 치명적인 문제가 될 수 있다. DDTM은 TTDD를 기반으로 감지 대상의 이동성을 고려한 데이터 전달 프로토콜이다. TTDD는 그리드를 이용하여 효율적으로 싱크의 이동성을 제공하지만 감지 대상의 이동 시 마다 감지 정보의 전달을 위한 그리드를 재구성해야 하기 때문에 그에 따른 많은 에너지 자원을 소비한다. DDTM은 감지 대상이 일정한 영역 내에서 이동할 경우 기존의 TTDD에서 생성한 그리드를 재활용함으로써 그리드 재구성에 요구되는 에너지 소비를 줄인다. 수학적 분석 모델을 이용하여 감지 대상이 이동 시 소비되는 DDTM과 TTDD의 전체 비용을 비교 분석하였으며, 분석 결과는 제안된 프로토콜이 TTDD보다 감지 대상의 이동성을 효율적으로 제공함을 보여준다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제12권2호
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• pp.275-294
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• 2016

A primary task in wireless sensor networks (WSNs) is data collection. The main objective of this task is to collect sensor readings from sensor fields at predetermined sinks using routing protocols without conducting network processing at intermediate nodes, which have been proved as being inefficient in many research studies using a static sink. The major drawback is that sensor nodes near a data sink are prone to dissipate more energy power than those far away due to their role as relay nodes. Recently, novel WSN architectures based on mobile sinks and mobile relay nodes, which are able to move inside the region of a deployed WSN, which has been developed in most research works related to mobile WSN mainly exploit mobility to reduce and balance energy consumption to enhance communication reliability among sensor nodes. Our main purpose in this paper is to propose a solution to the problem of deploying mobile data collectors for alleviating the high traffic load and resulting bottleneck in a sink's vicinity, which are caused by static approaches. For this reason, several WSNs based on mobile elements have been proposed. We studied two key issues in WSN mobility: the impact of the mobile element (sink or relay nodes) and the impact of the mobility model on WSN based on its performance expressed in terms of energy efficiency and reliability. We conducted an extensive set of simulation experiments. The results obtained reveal that the collection approach based on relay nodes and the mobility model based on stochastic perform better.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.1-8
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• 2008

센서 네트워크에서 싱크가 이동성을 가지게 되면, 네트워크의 라우팅에 변화가 그렇지 않은 경우 보다 심화된다. 이동싱크의 경우 센서 네트워크 지역을 지속적으로 이동하기 때문에 소스 센서 노드와의 통신상에서도 경로 변경이 발생하게 된다. 싱크의 이동으로 인한 경로변경은 많은 오버헤드를 부과할 수 있기 때문에 동적인 경로 변경에 대처하는 방안이 요구된다. 본 논문에서는 이러한 동적인 경로 변경을 위하여 사전 경로변경 방식을 제안한다. 동적 경로변경의 계산은 이동 싱크가 수행하여 네트워크의 오버헤드를 줄이며, 물리적 경로변경 이전에 경로를 배정함으로써 경로변경에 따른 지연을 최소화하고자 한다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제6권5호
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• pp.239-246
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• 2017

무선 센서 네트워크에서 구조대나 군 소대와 같은 이동 싱크 그룹을 위한 통신은 군집 이동 특성에 의해 이동성 지원 측면에서 새로운 도전 과제를 야기한다. 최근에 그룹 영역 기반의 이동성 지원 접근법이 제안되었지만, 접근법에서 제시하는 3 단계(싱크 그룹 영역 발견, 영역 정보 통지, 데이터 전달)의 과정은 과도한 플러딩(flooding)을 요구한다. 따라서 많은 에너지 소모와 혼잡 및 간섭으로 인한 데이터 전달 실패를 야기한다. 더욱이, 이는 개별 싱크 단위의 이동성을 지원하기 때문에 앞의 문제를 심화시킨다. 따라서, 본 논문은 가상 격자 구조를 활용한 에너지 효율적이고 신뢰성있는 이동 싱크 그룹 통신 방안(Energy-efficient and Reliable Mobile Group communication protocol, ERMG)을 제안한다. ERMG는 그룹 영역의 발견과 영역 정보 통지, 데이터 전달을 위해 오직 싱크 그룹을 관리하는 격자 셀의 대표(cell heads)와의 통신만을 요구한다. 또한, ERMG는 효율적인 이동성 지원을 위해 격자 단위의 이동성 지원 방안을 사용한다. 시율레이션 결과는 ERMG가 기존 방안들에 비해 에너지 소모량이 평균 30% 감소하였고, 전달 요구 시간 내 성공률이 평균 6% 증가하였음을 보인다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제7권12호
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• pp.301-312
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• 2018

오늘날 산업용 무선 센서 망 환경에서 화재나 유독가스와 같은 연속 개체 탐지는 위험성과 대규모 피해로 인해 중요한 문제로 다뤄지고 있다. 연속 개체는 한 지점에서 발생하여 점차 넒은 범위로 확산되는 특징을 가지기 때문에 자원 제약적인 무선 센서 망 환경에서 연속 개체를 탐지한 다수의 센서 노드가 고정 싱크에게 데이터를 전송하게 되면 막대한 통신 오버헤드가 발생하게 된다. 따라서 기존 연구에서는 실시간으로 확장되는 연속 개체를 정확하게 탐지하고, 다량의 센싱 데이터를 에너지 효율적인 방식으로 전송하는 데에 중점을 두었다. 그러나 최근 들어 화재 진압과 같은 실시간 대응이 필요한 응용분야를 위해 연속 개체 탐지에 이동 싱크 도입이 필요하다는 의견이 나타나고 있다. 이러한 경우, 이동 싱크의 위치 갱신을 위해 다수의 소스와 이동 싱크 간 통신이 빈번하게 일어남으로써 무선 센서망의 에너지 소모가 급격하게 증가하는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 무선 센서 망을 이용한 연속 개체 탐지에서 이동 싱크를 지원하기 위한 발원점 중심의 통신 방안을 제안한다. 실험결과는 제안 방안이 기존 방안에 비해 이동 싱크의 위치정보 갱신 및 센싱 데이터 보고에 더 적은 에너지를 소모함을 보인다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제14권3호
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• pp.316-320
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• 2008

무선 센서 망에서 소스가 그리드 구조(grid structure)를 생성하는 접근 방법은 이벤트의 이동에 의해 소스가 연속적으로 변하거나 소스가 많아질 경우 심각한 에너지 손실이 일어난다. 반면, 싱크 기반(sink-initiated)의 질의메시지를 사용하는 접근 방법에서는 망의 모든 센서 노드들에게 질의메시지가 플러딩되기 때문에 이벤트를 인식하지 않은 센서 노드들에게도 질의메시지가 플러딩되는 문제가 있다. 또한, 그들 접근 방법들은 싱크를 대신하는 중간자로서 고정 대리자(agent)를 사용하여 싱크에게 정보를 전달하는 방법을 사용하기 때문에 모든 소스에서 발생한 데이타가 항상 해당 대리자를 거치게 되고, 따라서 고정 대리자와 이동 싱크 간의 루트(route)에 혼잡도가 급격히 증가하게 된다. 본 논문에서는 이 문제들을 해결하기 위하여 싱크와 소스의 질의메시지를 관리하여 이벤트가 발생한 소스에서 이동 싱크까지의 루트를 형성하여, 직접 데이타를 전달하는 프로토콜을 제안한다. 제안 프로토콜은 소스와 싱크간의 연결을 위하여 위치정보 기반 라우팅(geographic routing)과 위치정보 관리자를 사용한다. 마지막으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안 프로토콜의 에너지 효율성을 입증한다.