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주변 노드 발견을 통한 무선 센서 네트워크에서의 에너지 효율적인 클러스터링 및 전력 균형 분산 기법
최지영,강충구,Choi, Ji-Young,Kang, Chung-Gu 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.11A
Clustering algorithm is an essential element to implement a hierarchical routing protocol, especially for a large-scale wireless sensor network. In this paper, we propose a new type of energy-efficient clustering algorithm, which maximizes the physical distance between cluster head and gateway by a neighbor node discovery mechanism. Furthermore, a slave/master patching scheme is introduced as a useful means of further improving the energy-efficiency. It has been shown that the number of cluster heads can be reduced by as many as 21% as compared with the existing clustering algorithms. 경제성 및 전력 효율성 등을 고려하여 단일 주파수 채널을 사용하는 클러스터 기반의 계층구조 무선 센서 네트워크에서 클러스터 헤드는 클러스터 내의 노드들에 대한 무선 자원 할당 및 제어를 관장하며, 데이터 축약(data aggregation) 또는 라우팅 등의 처리 기능이 집중되어 클러스터 내의 노드들과 빈번한 통신이 이루어진다. 따라서 클러스터 헤드는 일반 노드에 비해 상대적으로 많은 에너지를 소모하게 되고 배터리가 먼저 고갈되면 그 동작을 멈추게 된다. 이는 무선 센서 네트워크 수명을 단축시키는 주요한 원인이 되기 때문에 전력 효율적인 망 구조를 도출할 수 있는 클러스터링을 통해 에너지 소모가 많은 클러스터 헤드의 개수를 최소화하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 노드간의 상호 응답 과정을 통해 주변 노드들을 발견하고 그 개수를 세어 나가는 과정을 통해 클러스터 헤드와 게이트웨이간의 거리를 최대화시켜 평균적으로 클러스터 헤드의 개수를 최소화할 수 있는 새로운 형태의 클러스터링 알고리즘을 제안하였으며, 모의실험을 통해 제안된 클러스터링 알고리즘에 의해 클러스터 헤드 개수가 기존의 클러스터링 알고리즘 대비 최대 21% 감소함을 보여준다. 또한 각 노드들의 역할을 재설정하여 네트워크의 평균 수명을 극대화하기 위한 전력 균형 분배(load balancing) 과정에서 에너지 소모가 많은 재클러스터링 과정의 발생을 억제함으로써 전체 네트워크 수명을 연장 시킬 수 있는 새로운 방식을 제안하였다
CDMA 망에서의 음성 및 데이터 통합 서비스를 위한 우선권 기반의 패킷 예약 접속 프로토콜
김용진,강충구,Kim, Yong-Jin,Kang, Chung-Gu 대한전자공학회 2000 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.37 No.1
In this paper, we investigate the existing medium access control (MAC) protocols to integrate the voice and data services in packet-based CDMA networks and furthermore, propose a new approach to circumvent the operational limits inherent in them. We propose the $P^2R$-CDMA (Prioritized Packet Reservation Code Division Multiple Access) protocol for the uplink in the synchronous multi-code CDMA system, which employs the centralized frame-based slot reservation along with the dynamic slot assignment in the base station using the QoS-oriented dynamic priority of individual terminal. The simulation results show that, as compared with the existing scheme based on the adaptive permission probability control (APC), the proposed approach can significantly improve the system capacity while guaranteeing the real-time requirement of voice service. 본 논문에서는 패킹 방식 CDMA 망에서 기존에 제시되었던 음성과 데이터 통합 서비스를 위한 매체 접근 제어(Medium Access Control: MAC) 프로토콜들이 갖는 문제점들을 고찰하고 이를 극복할 수 있는 새로운 접근 방법을 제시하였다. 본 논문에서는 동기식 다중코드 CDMA 시스템에서 중앙의 기지국이 모든 단말의 트래픽 상태를 우선권(priority)에 의해 파악하고 이에 따라 패킷 단위로 채널을 할당함으로써 음성과 데이터 서비스를 효율적으로 통합할 수 있는 Prioritized Packet Reservation CDMA ($P^2R$-CDMA) 프로토콜을 제안하고, 모의 실험을 통해 음성과 데이터 트래픽이 요구하는 서비스 품질을 보장하면서 다중화 이득을 극대화함으로써 전송 허가 확률의 제어를 기반으로 하는 기존의 방식보다 시스템 용량을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
무선 센서네트워크를 위한 이중 계층 진화적 매체접근제어 프로토콜 설계
김일환,장기석,강충구,Kim Il-Whan,Chang Ki-Seok,Kang Chung-Gu 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.7a
본 논문에서는 무선 센서 네트워크의 다양한 응용 환경 및 상/하향 트래픽 스트림의 특성에 따라 유연하게 적용할 수 있는 새로운 매체접근제어 프로토콜을 제안한다. HiPERMAC(Hierarchically-Paired Evolutionary Radio MAC)이라고 불리는 제안 매체접근제어방식은 다양한 클러스터링 방식에 의하여 구축된 다 계층 (Hierarchical) 네트워크에서 별도의 대역 확산 전송방식이나 다수의 주파수 채널을 사용하지 않고, 단 2개의 시간 구간을 공간적으로 재활용하여 N 계층의 개별적인 통신이 가능한 구조를 제공한다. 즉, 제안방식은 단일 주파수 개념을 이용하여 계층화된 우선 센서 네트워크를 계층적 이중화(Hierarchically-Paired)하고 이때 발생하는 클러스터 간 상호 간섭의 요인들을 시간 및 공간적으로 분리하여 망 확장성과 자원 효율성을 극대화 하는 새로운 매체접근 제어 방식 이다.