• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.187-192
• /
• 2017

무선 센서 네트워크에서 전송 지연 및 에너지 소모의 문제들을 해결하는 것이 전체 네트워크의 수명을 연장하고 효율적인 데이터 패킷 전송을 위해 해결해야할 문제들이다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 다양한 MAC 프로토콜들이 제안되었다. 본 논문에서 제한하는 방식은 센서 노드의 잔여 에너지에 기반하여 노드의 wake-up 주기를 조절함으로 불필요한 idle listening을 줄여 에너지 소모를 줄인다. 제안된 제어 메커니즘은 수신자 기반의 MAC 프로토콜 중의 하나인 RI-MAC 프로토콜의 단점을 보안하여 수정하였다. 제안된 제어 메커니즘에서 수신 노드는 주기적으로 wake up하고 노드 자신의 에너지 상태에 따라서 비콘 신호를 전송한다. 뿐 만 아니라 수신 노드는 데이터 트래픽에 따라서 wake up 주기를 조절한다. 성능분석을 통하여 제안한 MAC 프로토콜이 RI-MAC 프로토콜에 비해 에너지 소모에 대하여 더 효율적임을 알 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.377-383
• /
• 2012

본 논문에서는 저전력 센서를 위한 평면형 구조의 Rectenna 시스템을 설계하여 수신 센서의 wake-up 회로에 응용함으로써, 유효 주파수 신호의 입사시에만 동작되는 수신기 시스템을 제안하였다. 2.4 GHz 대역의 평면형집적이 가능한 Rectenna 시스템 설계를 위해 기존 여파기를 DGS 형태로 설계하여 다이오드에 의한 고조파 성분인 4.8 GHz, 7.2 GHz 신호를 제거와 DC-path를 위한 2.4 GHz 주 신호원의 제거를 수행하였다. 설계된 Rectenna의 변환 출력 전압 분석을 통해 수신시 시스템의 공급 전원의 스위칭 회로 구동에 활용함으로써 저전력 센서 수신 시스템의 동작 여부를 평가하였다. 제안된 시스템은 수신 센서의 신호 수신 여부에 따른 저 잡음 증폭기 동작점검에 의해 wake-up 성능이 평가되었으며, 실험 결과 우수한 동작 성능을 나타내었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제12권5호
• /
• pp.283-290
• /
• 2012

재난방송의 효과를 높이기 위해서는 수신기에 자동인지(wake-up) 기능이 반드시 포함되어야 한다. 자동인지란 단말이 항상 재난여부를 확인하고 재난이 확인되면 단말이 활성화되어 즉시 사용자에게 재난정보를 알리는 기능이다. 법에 지정된 재난방송 매체 중 하나인 지상파 DMB는 표준에서 이 기능을 기술적으로 구현할 수 있도록 되어 있으나 배터리 효율 등의 문제로 실제 자동인지 기능을 가진 단말은 출시되지 않고 있다. 본 논문에서는 자동인지 문제를 해결하기 위한 방안으로 T-DMB 수신 기능을 가진 안드로이드 스마트폰 환경에서 구글 C2DM을 이용하였다. 이 방법을 이용하여 재난시 단말을 깨우고(wake-up), 사용자의 선택에 따라 T-DMB를 통해 추가적인 멀티미디어 재난정보를 확인할 수 있다.

• 정보보호학회논문지
• /
• 제34권3호
• /
• pp.393-401
• /
• 2024

최근 사물인터넷(Internet of Things, IoT)이 인간의 안전, 생명, 자산과 직결되는 산업과 일상생활에 널리 활용되고 있다. 그러나 저가, 경량, 저전력 요건을 충족해야 하는 IoT 장치는 배터리 소모 공격과 간섭 때문에 배터리 라이프타임이 심각하게 단축되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 웨이크업 리시버(Wake-up Receiver, WuR)를 위한 802.11ba 표준이 등장했고, 이 기능은 와이파이 기반 IoT의 에너지 소비를 최소화하는데 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 WuR 프로토콜은 지연시간과 오버헤드를 단축하기 위해서 보안 메커니즘을 고려하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 배터리 소모 공격에 대응하기 위해서 저전력 웨이크업 리시버를 위한 적응형 파워 세이빙 메커니즘(Adaptive Power Saving Mechanism, APSM)을 제안한다. APSM은 공격이 잦은 환경에서 파워 세이빙 시간을 기하급수적으로 증가시킴으로써 비정상적으로 발생하는 파워 소모량을 최소화할 수 있다. 실험 결과에 따르면, APSM은 전체 트래픽 중 공격 비중이 10% 이상일 때 종래의 파워 세이빙 메커니즘(Legacy Power Saving Mechanism, LPSM)보다 13.77% 이상의 에너지 소비 효율을 개선할 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제8권5호
• /
• pp.1604-1617
• /
• 2014

This paper proposes RIX-MAC (Receiver-Initiated X-MAC), a new energy-efficient MAC protocol based on an asynchronous duty cycling. RIX-MAC improves energy efficiency through utilizing short preambles and adopting the receiver-initiated approach, where RIX-MAC minimizes sender nodes' energy consumption by enabling transmitters to predict receiver nodes' wake-up times. It also reduces receiver nodes' energy consumption by decreasing the number of control frames. We use the network simulator to evaluate RIX-MAC's performance. Compared to the prior asynchronous duty cycling approaches of X-MAC and PW-MAC, the proposed protocol shows a remarkable improvement in energy-efficiency and end-to-end delay.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.23-28
• /
• 2023

무선 스마트 유틸리티 네트워크 통신시스템에서는 비동기 저전력 MAC이 IEEE 802.15.4e에 의해 표준화되어 사용되고 있다. RIT(Receiver Initiated Transmission)라고 불리는 비동기 방식 MAC은 체크인터벌(RIT period)에 따라 지연시간과 전력소모가 크게 영향을 받는 특성이 있다. 체크인터벌 마다 수면에서 깨어나 자신이 수신할 데이터가 있는지 확인함으로써, 수신단 전력 소모는 획기적으로 줄일 수 있지만 송신단에서는 과도한 웨이크업 시퀀스(wakeup sequence)로 전력소모가 발생하는 단점을 가진다. 체크 인터벌을 짧게하여 과도한 웨이크업 시퀀스를 줄이면 너무 빈번한 웨이크업으로 수신단 전력 소모가 많아지게 된다. RIT 비동기식 MAC 기법에서 트래픽 부하와 체크인터벌의 운용에 따른 전력소모 성능을 분석하여 Wi-SUN 구축시 적용코자 한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제6권12호
• /
• pp.3152-3165
• /
• 2012

Wireless sensor networks (WSN) often employ asynchronous MAC scheduling, which allows each sensor node to wake up independently without synchronizing with its neighbor nodes. However, this asynchronous scheduling may not deal with collisions due to hidden terminals effectively. Although most of the existing asynchronous protocols exploit a random back-off technique to resolve collisions, the random back-off cannot secure a receiver from potentially repetitive collisions and may lead to a substantial increase in the packet latency. In this paper, we propose a new collision resolution algorithm called Transient Coordinator (TC) for asynchronous WSN MAC protocols. TC resolves a collision on demand by ordering senders' transmissions when a receiver detects a collision. To coordinate the transmission sequence both the receiver and the collided senders perform handshaking to collect the information and to derive a collision-free transmission sequence, which enables each sender to exclusively access the channel. According to the simulation results, our scheme can improve the average per-node throughput by up to 19.4% while it also reduces unnecessary energy consumption due to repetitive collisions by as much as 91.1% compared to the conventional asynchronous MAC protocols. This demonstrates that TC is more efficient in terms of performance, resource utilization, and energy compared to the random back-off scheme in dealing with collisions for asynchronous WSN MAC scheduling.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.755-761
• /
• 2013

무선 센서 네트워크에서 다중접근제어(Medium Access Control: MAC) 프로토콜은 센서 노드들이 필요할 때만 on 상태에 머물게 함으로 에너지를 효율적으로 사용하도록 하게한다. 본 논문에서는 에너지 수확 무선 센서 네트워크에서 우선순위에 기반을 둔 에너지 효율적인 MAC 프로토콜(EEPB-MAC)을 제안한다. 제안된 EEPB-MAC은 기존의 IEEE 802.15.4의 비콘 프레임에 우선순위 비트, 전송 노드 주소, NAV 값을 가지는 필드를 추가하여 이를 통하여 우선순위 데이터 전송을 지원한다. 데이터 전송을 원하는 전송자로부터 비콘 프레임을 수신한 수신 노드는 수신된 비콘 프레임의 우선순위 비트에 기반으로 데이터를 전송할 전송자를 선택한다. 데이터의 특성에 따라 우선순위 전송을 지원할 뿐 만 아니라, 수신 노드의 잔여 에너지 레벨에 따라 전송 주기를 조절하는 등 데이터 전송에 참여하는 노드에서의 에너지 소모를 줄인다. EEPB-MAC 프로토콜은 기존에 제안된 다른 프로토콜에 비해 우선순위가 높은 데이터에 대한 전송지연을 줄이며, 각 노드에서의 에너지 소모를 개선시켰다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제5권6호
• /
• pp.1113-1132
• /
• 2011

In wireless sensor networks (WSNs), most energy saving asynchronous MAC protocols are custom tailored for unicast communications only. However, broadcast protocols are very commonly used in WSNs for a variety of functionalities, such as gathering network topology information, event monitoring and query processing. In this paper, we propose a novel low-power asynchronous broadcast MAC protocol called Alarm Broadcast (A-CAST). A-CAST employs the strobe preamble that specifies the residual waiting time for the following data transmission. Each receiver goes back to sleep upon hearing the strobe preamble for the residual time duration, to conserve energy and to wake up just before data transmission starts. We compute the energy consumption of A-CAST via rigorous mathematical analysis. The analytic results show that A-CAST outperforms B-CAST, a simple broadcast extension of the well-known B-MAC. We also implement A-CAST on sensor motes and evaluated its performance through real experiments. Our experimental results show that A-CAST reduces the energy consumption by up to 222% compared to the previously proposed protocols.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
• /
• pp.1925_1926
• /
• 2009

This paper describes a novel power management circuitry for reducing the sleeping mode power dissipation. Based on the proposed power management circuitry, the sensor module can be activated by RF wake-up signal, perform designated process and deactivate itself. There is absolutely no power dissipation at the sleeping mode which takes almost time of the operation. The temperature sensor module using solar cell as energy source has been fabricated and tested. Experimental results show that the sensor module with 3300 ${\mu}$F for storage capacitor can transmits RF temperature data to a receiver at a distance of 20 m every 15 second in a normal indoor light condition and keep the capacitor voltage over 9 V. And the sensor module can operate 100 times with a single charging, that means it is possible for the sensor module to transmit every 5 minute for 8 hours without light or any other power input during the night time.