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에너지 수집형 무선 센서 네트워크를 위한 에너지 적응형 데이터 압축 및 전송 범위 결정 기법
이준민,오엄지,노동건,윤익준,Yi, Jun Min,Oh, Eomji,Noh, Dong Kun,Yoon, Ikjune 대한임베디드공학회 2016 대한임베디드공학회논문지 Vol.11 No.4
Energy-harvesting nodes in wireless sensor networks(WSNs) can be exhausted due to a heavy workload even though they can harvest energy from their environment. On contrast, they can sometimes fully charged, thus waste the harvested energy due to the limited battery-capacity. In order to utilize the harvested energy efficiently, we introduce a selective data compression and transmission range control scheme for energy-harvesting nodes. In this scheme, if the residual energy of a node is expected to run over the battery capacity, the node spends the surplus energy to exploit the data compression or the transmission range expansion; these operations can reduce the burden of intermediate nodes at the expanse of its own energy. Otherwise, the node performs only basic operations such as sensing or transmitting so as to avoid its blackout time. Simulation result verifies that the proposed scheme gathers more data with fewer number of blackout nodes than other schemes by consuming energy efficiently.
이준민,강민재,노동건,Yi, Jun Min,Kang, Min Jae,Noh, Dong Kun 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.2
Most existing simulators for wireless sensor networks(WSNs) are modeling battery-based sensors and providing MAC and routing protocols designed for battery-based WSNs. However, recently, as energy harvesting sensor systems have been studied more extensively, there is an increasing need for appropriate simulators, but few related studies have employed such simulators. Unlike existing simulators, simulators for energy harvesting WSNs require a new energy model that is integrated with the energy-harvesting model, rechargeable battery model, and energy-consuming model. Additionally, it should enable the applications of the well-known MAC and routing protocols designed for energy-harvesting WSNs, as well as a user-friendly interface for convenience. In this work, we design and implement a user-friendly simulator for solar energy-harvesting WSNs. 최근 무선 센서 네트워크(Wireless sensor network, WSN)의 제한된 수명을 근본적으로 해결하기 위하여 에너지 수집형 노드를 사용한 WSN 연구가 진행되고 있다. 하지만, 이러한 연구를 원활히 지원하기 위한 에너지 수집형 WSN 시뮬레이터는 거의 없는 상태이다. 에너지 수집형 WSN을 위한 시뮬레이터들은 기존의 배터리 기반 WSN 시뮬레이터의 에너지 모델과는 달리, 에너지 수집 모델과 소비 모델이 결합된 새로운 에너지 모델을 필요로 한다. 아울러 새로운 프로토콜 제안 시, 제안된 프로토콜의 성능과 비교할 수 있는 대표적인 에너지 수집형 WSN을 위한 라우팅 및 MAC 프로토콜들이 포함되어 있어야 한다. 본 논문에서는 다양한 환경 에너지 중 가장 널리 사용되는 태양 에너지 기반의 센서 노드 및 네트워크를 지원하는 시뮬레이터를 설계하고 구현하였다. 제안하는 시뮬레이터는 날씨 및 계절 등의 외부환경과 솔라셀 및 에너지 저장 장치 등의 내부 환경 특성을 고려하여 설계된 에너지 수집 모듈이 구현 되어있고, 태양 에너지 기반 무선 센서 네트워크를 위한 대표적인 라우팅 및 MAC 프로토콜 기법들이 구현 되어 있다. 아울러 사용자 친화형 GUI를 제공하여 손쉬운 사용이 가능하다.
이준민 ( Jun Min Yi ),강민재 ( Min Jae Kang ),노동건 ( Dong Kun Noh ) 한국정보처리학회 2014 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.21 No.1
무선 센서 네트워크에서 센서 노드의 제한된 에너지 문제 해결을 위해 많은 연구들이 진행되었다. 근본적인 문제 해결을 위해 최근 에너지 수집형 센서 노드들이 개발되고, 에너지 수집을 고려한 많은 연구들이 진행되고 있다. 하지만 에너지 수집형 무선 센서 네트워크를 위한 시뮬레이터와 관련된 연구는 아직 미비한 수준이다. 본 논문에서는 환경 에너지 중 하나인 태양 에너지와 에너지 저장 장치의 특성을 고려하여 에너지 수집(Harvesting) 모듈(수집, 소비 모델)을 구현하고, 아울러 태양 에너지 기반 WSN(Wireless Sensor Network)을 위한 MAC과 Routing 기법들이 추가된 사용자 친화형 GUI 기반 시뮬레이터를 제안한다.
태양 에너지 기반 무선 비디오 센서 네트워크에서 에너지에 따른 비디오 코딩 선택 기법
이준민(Jun Min Yi),노동건(Dong Kun Noh),윤익준(Ikjune Yoon) 한국컴퓨터정보학회 2017 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.22 No.7
A wireless image sensor node collecting image data for environmental monitoring or surveillance requires a large amount of energy to transmit the huge amount of video data. Even though solar energy can be used to overcome the energy constraint, since the collected energy is also limited, an efficient energy management scheme for transmitting a large amount of video data is needed. In this paper, we propose a method to reduce the number of blackout nodes and increase the amount of gathered data by selecting an appropriate video coding method according to the energy condition of the node in a solar-powered wireless video sensor network. This scheme allocates the amount of energy that can be used over time in order to seamlessly collect data regardless of night or day, and selects a high compression coding method when the allocated energy is large and a low compression coding when the quota is low. Thereby, it reduces the blackout of the relay node and increases the amount of data obtained at the sink node by allowing the data to be transmitted continuously. Also, if the energy is lower than operating normaly, the frame rate is adjusted to prevent the energy exhaustion of nodes. Simulation results show that the proposed scheme suppresses the energy exhaustion of the relay node and collects more data than other schemes.
에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서 선택적 데이터 압축을 통한 동적 센싱 주기 제어 기법
윤익준,이준민,정세미,전준민,노동건,Yoon, Ikjune,Yi, Jun Min,Jeong, Semi,Jeon, Joonmin,Noh, Dong Kun 대한임베디드공학회 2016 대한임베디드공학회논문지 Vol.11 No.2
In wireless sensor networks, increasing the sensing rate of each node to improve the data accuracy usually incurs a decrease of network lifetime. In this study, an energy-adaptive data compression scheme is proposed to efficiently control the sensing rate in an energy-harvesting wireless sensor network (WSN). In the proposed scheme, by utilizing the surplus energy effectively for the data compression, each node can increase the sensing rate without any rise of blackout time. Simulation result verifies that the proposed scheme gathers more amount of sensory data per unit time with lower number of blackout nodes than the other compression schemes for WSN.
태양 에너지 수집형 센서 네트워크에서 모바일 싱크를 지원하기 위한 클러스터 기반 에너지 인지 데이터 공유 기법
이홍섭(Hong Seob Lee),이준민(Jun Min Yi),김재웅(Jaeung Kim),노동건(Dong Kun Noh) 한국정보과학회 2015 정보과학회논문지 Vol.42 No.11
배터리 기반 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Networks, WSN)는 고정된 자원으로 인해 제한된 수명을 갖지만, 태양 에너지 기반 WSN은 에너지가 주기적으로 계속 공급되어, 하드웨어적인 문제가 없는 한 영원히 동작할 수 있다. 한편, 모바일 싱크를 활용한 기법은 데이터 전송 경로를 단축하여 센서의 에너지 소모량을 감소시킬 수 있지만, 비효율적인 싱크의 이동은 에너지 낭비를 초래할 수 있다. 이에 따라 모바일 싱크와 클러스터링을 혼합한 기법들이 제안되고 있지만, 클러스터링은 에너지 불균형 문제로 인한 네트워크 수명 단축을 야기한다. 따라서 본 연구에서는 태양 에너지 기반 WSN에서 모바일 싱크를 효과적으로 지원하기 위한 CE-DSS를 제안한다. CE-DSS는 에너지를 효율적으로 활용해 각 노드의 정전시간을 최소화하면서, 각 클러스터의 데이터를 공유한다. 이로 인해 네트워크 신뢰도가 향상되고, 모바일 싱크의 이동 거리가 단축되어 싱크의 에너지 사용량이 감소된다. In contrast with battery-based wireless sensor networks (WSNs), solar-powered WSNs can operate for a longtime assuming that there is no hardware fault. Meanwhile, a mobile sink can save the energy consumption of WSN, but its ineffective movement may incur so much energy waste of not only itself but also an entire network. To solve this problem, many approaches, in which a mobile sink visits only on clustering-head nodes, have been proposed. But, the clustering scheme also has its own problems such as energy imbalance and data instability. In this study, therefore, a cluster-based energy-aware data-sharing scheme (CE-DSS) is proposed to effectively support a mobile sink in a solar-powered WSN. By utilizing the redundant energy efficiently, CE-DSS shares the gathered data among cluster-heads, while minimizing the unexpected black-out time. The simulation results show that CE-DSS increases the data reliability as well as conserves the energy of the mobile sink.