무선 센서 네트워크에서 격자 구조 기반 이동 싱크 그룹 지원 방안

임용빈 ( Yongbin Yim ),이의신 ( Euisin Lee ),김상하 ( Sang-ha Kim ) 한국정보처리학회 2017 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.6 No.5

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. Communications for mobile sink groups such as rescue teams or platoons bring about a new challenging issue for handling group mobility in wireless sensor networks. Recently, a group region-based approach has been proposed to send data to a mobile sink group. However, it uses excessive flooding for 3 steps (group region discovery, region information notification, and data dissemination) to support mobile sink group. Thus, it causes high energy consumption and data delivery failure. Moreover, its per-sink mobility supporting scheme makes energy consumption and data delivery failure more serious. Thus, this paper proposes an Energy-efficient and Reliable Mobile Group communication protocol (ERMG) to support a mobile sink group, which exploits a virtual grid structure. For the group region discover and notification and the data dissemination, ERMG uses communications with only cell heads of grid cells that manages group sinks. ERMG also uses a per-grid based scheme to support sink mobility. Simulation results show that ERMG has 30% less energy consumption and 6% more desired delivery deadline success ratio than the existing protocols.

무선 센서 네트워크에서 이동 싱크 그룹을 위한 에너지 효율적인 데이터 전달 프로토콜

임용빈(Yongbin Yim),박호성(Hosung Park),이정철(Jeongcheol Lee),오승민(Seungmin Oh),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.2A

무선 센서 네트워크에서 이동 싱크를 위한 에너지 효율 프로토콜의 접근성 보장 방안

임용빈(Yongbin Yim ),박호성(Hosung Park ),이정혈(Jeongcheol Lee ),오승민(Seungmin Oh ),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.2D

무선 센서 네트워크에서 위치 기반 라우팅을 사용하여 이동 싱크에게 데이터를 전달하기 위해서 소스에게 지속적으로 변하는 싱크의 위치 정보를 제공하는 것이 중요하다. 기본적으로 싱크가 이동할 때마다 소스에게 직접 위치 정보 메시지를 전달하는 방법을 사용할 수 있다. 한편. 최근에는 이러한 위치 업데이트를 위한 추가적인 비용 없이 위치 정보를 제공할 수 있는 방안이 제안되었다. 이 방안은 데이터 전송 경로의 역방향으로 새 위치를 습득하여 한 홉씩 점차 새 위치를 항해 변경된다. 그러나 싱크의 움직임이 빠르다면 다음 데이터 경로 위의 노드들이 가지고 있는 목적지 정보가 유효하지 않을 수 있기 때문에 접근성을 보장할 수 없다. 본 논문에서는 이동 싱크로의 접근성을 보장하는 암묵적 위치 업데이트 방안을 제안한다. 이 방안에서 동적인 싱크의 위치 정보를 사용하는 대신 정적인 노드의 위치 정보를 사용한다. 따라서 데이터는 한 센서 노드를 향하여 전달되므로 목적지까지 전달 될 수 있다. 본 논문에서 제안 방안의 접근성 보장을 증명하고 시뮬레이션을 통해 이전 방안보다 신뢰성이 향상 되었음을 보인다.

무선 센서 망에서 싱크 그룹을 위한 에너지 효율 향상 이동성 지원 방안

임용빈(Yongbin Yim),박호성(Hosung Park),이정철(Jeongcheol Lee),오승민(Seungmin Oh),김상하(Sang-Ha Kim) 한국통신학회 2013 韓國通信學會論文誌 Vol.38 No.1B

무선 센서 네트워크에서 이동 싱크 그룹은 같은 임무를 수행하기 위해 지리적으로 공통적인 움직임을 가지며 동일한 데이터를 필요로 한다. 이들 그룹에 데이터를 전달하기 위해서는 이동 싱크 그룹의 현재 위치를 파악하고, 이를 소스에게 제공하는 기법이 중요해진다. 기존 연구에서는 영역 정보를 제공하기 위해 플러딩을 사용하여 모든 멤버 싱크들을 포함하는 영역을 계산하고 이 정보를 소스에게 전달하였다. 그러나 멤버 싱크들의 위치를 수집하기 위해 영역 안에서 매번 주기적으로 수행되는 플러딩과 소스로의 위치 업데이트는 에너지 소모 측면에서 상당한 오버헤드이다. 본 논문에서는 주기적인 플러딩과 위치 업데이트 없이 에너지 효율적으로 이동 싱크 그룹을 지원하는 방안을 제안한다. 제안 방안은 플러딩 없이 싱크 그룹의 고유한 성질을 이용하여 멤버 싱크 일부의 움직임으로 그룹 전체의 움직임을 근사하여 그룹의 위치를 계산할 수 있다. 또한, 제안 방안에서는 무선 통신 환경의 오버히어링(overhearing) 특성을 활용한 역전파 학습 방법으로 소스로의 지속적인 위치 업데이트 비용 없이 위치 정보를 전달한다. 시뮬레이션 결과는 이전 연구에 비해 에너지 소모 측면에서 상당히 개선되었음을 보여준다. In order to support mobility for sink groups, it is important to get the current location of a mobile sink group and then to offer the location to a source. Typically, previous works calculate a region including all member sinks by flooding; then, it notifies this region information to a source. However, flooding and location updates are periodically performed regardless of the group movement so that it causes considerable control overhead. In this paper, we propose an energy-efficient scheme supporting mobile sink groups. The proposed scheme obtains a location of a group without flooding. It exploits the inherent property of mobile sink groups which could approximate entire group movement by only partial member sinks movement. Also, the scheme learns group location by back-propagation learning method through exploiting overhearing feature in wireless communication environment. Our simulation studies show that the proposed scheme significantly improves in terms of energy consumption compared to the previous work.

무선 센서 네트워크에서 위치 기반 멀티캐스트 프로토콜의 성능 분석

임용빈(Yongbin Yim),박호성(Hosung Park),이정철(Jeongcheol Lee),오승민(Seungmin Oh),정주현(Juhyun Jung),김상하(Sang-Ha Kim) 한국통신학회 2010 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.6

무선 센서마에서 2-계층 가상구조를 통한 이동 싱크 실시간 데이터 전달 방안

오승민(Seungmin Oh),임용빈(Yongbin Yim),이정철(Jeongcheol Lee),박호성(Hosung Park),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.2A

무선 센서 망에서 다중 경로 기반의 실시간 데이터 전달 프로토콜

오승민(Seungmin Oh),임용빈(Yongbin Yim),박호성(Hosung Park),이정철(Jeongcheol Lee),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.2D

무선 센서 망에서 실시간 데이터 전달 방안들은 요구되는 시간과 거리를 기반으로 계산된 전달속도로 데이터를 포워딩하는 방법을 사용한다. 하지만 이러한 프로토콜들은 오직 실시간 전승만 고려하고 신뢰성은 고려하지 않았다. 최근에 MMSPEED는 다중경로를 기반으로 하는 신뢰성 있는 실시간 데이터 진승를 위해서 제안 되었다. MMSPEED에서는 다중경로 설정을 위해 각각의 중계 노드는 지역적으로 분기를 결정한다. 즉 이 프로토콜은 신뢰성의 향상을 위해서 이웃 노드들 중에서 실시간 제약조건을 만족하면서 싱크까지 더 좋은 도달율을 제공하는 노드를 지역적으로 분기 노드로 선택한다. 그러나 이러한 분기된 경로들은 각각 지역적으로 결정되기 때문에 서로간의 정보를 가지고 있을 수 없다. 그래서 이런 경로들은 서로간에 합쳐질 가능성이 매우 높다. 이렇게 합쳐진 경로의 실패는 전체 경로의 신뢰성을 떨어뜨린다. 게다가 싱크까지의 도달률을 특정값이 아닌 계산값을 기반으로 만들어지기 때문에 이를 실제 망에 적용하기는 어렵다. 이 논문에서 우리는 지리적으로 평행인 트랙을 기반으로 하는 실시간 데이터를 위한 신뢰성 있는 프로토콜을 제안한다. 이런 트랙은 각각의 경로의 정보를 모든 경로에게 제공한다. 제안된 프로토콜에서 분기는 오로지 실시간 제약조건에 의해서만 일어난다. 시뮬레이션을 통해서 제안된 프로토콜이 성공적인 실시간 데이터 전달 측면에서 관련 연구보다 나음을 보인다.

무선 센서 망에서 신뢰적 실시간 데이터 전송 프로토콜

양태훈(Taehun Yang),임용빈(Yongbin Yim),정관수(Kwansoo Jung) 한국통신학회 2015 韓國通信學會論文誌 Vol.40 No.8

무선 센서 망에서 2-계층 가상 구조를 통한 이동 싱크 실시간 데이터 전달 방안

오승민(Seungmin Oh),임용빈(Yongbin Yim),이정철(Jeongcheol Lee),박호성(Hosung Park),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2011 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.17 No.5

무선 센서 망에서 고정 싱크에 대한 실시간 데이터 전달 방안들은 전송 경로 상의 매 홉마다 초기에 계산된 일정한 전송 속도를 만족함으로써 실시간 데이터 전달을 달성한다. 이동 싱크의 경우에는 소스와 싱크 간의 거리가 시간에 따라 가변적이기 때문에 일정한 전송 속도로는 실시간 전송을 보장할 수 없다. 본 연구에서는 이동 싱크의 실시간 전송에 대한 요구사항을 정의하고 이를 기준으로 실시간성을 보장하는 프로토콜을 제시한다. 이 프로토콜은 2-계층의 구조로 구성된다: 상위 계층, 하위 계층. 상위 계층에서는, 소스와 싱크가 존재하는 지역까지의 실시간성과 이동을 위한 위치 업데이트를 관리하고, 하위 계층에서는 싱크가 존재하고 있는 지역에서 이동 싱크까지의 지역 단위의 실시간 전송을 보장한다. 전체 실시간성은 상위, 하위 계층의 실시간성을 각각을 만족함으로써 달성된다. In wireless sensor networks, the studies achieve real-time data dissemination to static sinks by a spatiotemporal communication approach which forwards data per hops with an initially calculated delivery speed. However, in case of mobile sink, since the sink moves randomly around thus the distance between the sink and the source is dynamically changed, real-time data dissemination could not be guaranteed with the delivery speed. Therefore, we define requirements for real-time data dissemination to mobile sinks and propose a new scheme based on the requirements. In the scheme, the networks construct a two-level grid-based virtual infrastructure: the coarse-grained grid and the finegrained grid. The coarse-grained grid and fine-grained grid structure manages real-time data dissemination from source to the grid leader of a mobile sink and from the grid leader of the mobile sink to the sink, respectively. The real-time data dissemination from a source to a sink is achieved by real-time data dissemination of both the coarse-grained grid and fine-grained grid. The simulation results show that the proposed scheme superior to the existing scheme in terms of guaranteeing of real-time data dissemination.

무선 센서 망에서 이동 싱크를 위한 격자 기반의 실시간 라우팅 프로토콜

이의신(Euisin Lee),오승민(Seungmin Oh),임용빈(Yongbin Yim),박호성(Hosung Park),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.2D

무선 센서 망은 실시간 데이터 전달은 임무 수행이 필수적인 응용을 위해서 가장 중요한 요구사항이다. 최근에 이동 싱크의 필요성이 대두됨에 따라 이동 싱크로의 실시간 데이터 전달을 위해서 Expect Area-based Real-time Routing (EAR2) 프로토콜이 제안되었다. EAR2는 이동하는 싱크의 이동 기대 지역 (EA)를 기반으로 하여 이 지역 내로 데이터의 플러딩을 이용한다. 그러나 플러딩은 센서 노드들이 많은 에너지를 소모하게 한다. 또한 EA 내로의 플러딩 시간은 측정하기 어렵고 시간과 환경에 따라서 다양하게 변한다. EAR2의 플러딩 문제를 피하기 위해서 우리는 이동 싱크의 격자를 기반으로 하는 새로운 실시간 라우팅 프로토콜을 제안한다. 우리는 이동 싱크의 기대 지역을 포함하는 기대 격자를 추가적으로 고려한다. 이 지역 내의 플러딩 대신 제안 방안은 기대 격자로의 멀티캐스팅과 기대 격자 내의 1-홉 포워딩을 사용한다. 이것은 플러딩과 비교하여 멀티캐스팅은 에너지를 적게 사용하고 1-홉 포워딩 시간은 측정하기 쉽고 시간과 환경에 덜 영항을 받는다. 시뮬레이션 결과는 제안 프로토콜은 다른 프로토콜보다 나음을 보인다.