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멀티홉 무선 센서 네트워크에서 버스트 데이타의 효율적인 전송을 위한 프로토콜에 관한 연구
노태호(Taeho Roh),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.35 No.3
작은 센서 노드로 구성되는 무선 센서 네트워크는 멀티홉으로 무선 통신을 하는 주요한 특징을 가지고 있다. 지금까지의 응용은 주기적인 형태의 비교적 단순한 센싱 데이타를 취급하는 것이 대부분이었다. 하지만 최근 새로운 형태의 일시적이고 연속적인 버스트 데이타를 멀티홉으로 전송하는 좀 더 복잡한 응용들이 대두되고 있다. 따라서 이러한 응용을 효율적으로 지원하기 위한 전송 프로토콜에 관한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 멀티홉 환경에서 버스트 데이타의 효율적인 전송을 위한 PIGAB(Packet Interval Gap based on Adaptive Backoff) 프로토콜을 제안하였다. 경쟁 기반 프로토콜인 PIGAB은 근원지 노드에서 동작하는 PIG(Packet Interval Gap) 제어 알고리즘과 릴레이 노드에서 동작하는 MF(MAC-level Forwarding) 알고리즘으로 구성되며, 새롭게 제안된 AB(Adaptive Backoff), CAB(Collision Avoidance Backoff), 그리고 UB(Uniform Backoff)를 기반으로 동작한다. 제안된 PIGAB 프로토콜은 이러한 알고리즘과 기법을 통해 감춰진 노드의 전송 시기를 인지하여 패킷마다의 전송 시기를 조절함으로써 멀티홉 환경에서 겪는 기본적인 문제를 해결할 수 있다. 시뮬레이션과 실제 실험을 통해 PIGAB 프로토콜이 기존 방식에 비해 멀티홉 환경에서 버스트 데이타를 안정적이고 신속하게 전송하는 것을 확인할 수 있었다. Multihop is the main communication style for wireless sensor networks composed of tiny sensor nodes. Until now, most applications have treated the periodic small sized sensing data. Recently, the burst traffic with the transient and continuous nature is increasingly introduced due to the advent of wireless multimedia sensor networks. Therefore, the efficient communication protocol to support this trend is required. In this paper, we propose a novel PIGAB(Packet Interval Gap based on Adaptive Backoff) protocol to efficiently transmit the burst data in multihop wireless sensor networks. The contention-based PIGAB protocol consists of the PIG(Packet Interval Gap) control algorithm in the source node and the MF(MAC-level Forwarding) algorithm in the relay node. The PIGAB is on basis of the newly proposed AB(Adaptive Backoff), CAB(Collision Avoidance Backoff), and UB(Uniform Backoff). These innovative algorithms and schemes can achieve the performance of network by adjusting the gap of every packet interval, recognizing the packet transmission of the hidden node. Through the simulations and experiments, we identify that the proposed PIGAB protocol considerably has the stable throughput and low latency in transmitting the burst data in multihop wireless sensor networks.
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무선 센서 네트워크의 링크 품질을 모니터링하는 응용 구현
노태호(Taeho Roh),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2006 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.33 No.2D
센서 네트워크는 주로 물리적인 공간의 모니터링이나 위치 추적과 같은 주변의 정보를 얻고자 하는 환경에 사용되며, 이러한 정보는 비대칭적이고 비신뢰적인 무선 링크로 인해 불필요한 재전송을 요구하고 많은 손실이 발생한다. 이 때문에 신뢰적이고 에너지 효율적인 링크를 선택하기 위해 RSSI(Received Signal Strength Indicator), LQI(Link Quality Indicator)를 이용하여 무선 링크에 대한 품질을 추정하는 기법이 필요하다. 본 논문에서는 그 일차적인 단계로써 단일 홉 무선 센서 네트워크에서 MICAZ에 구현된 RSSI, LQI 값을 이용하여 노드간 무선 링크 품질을 모니터링하는 응용을 구현하였다. 구현 시나리오는 무선 링크의 비대칭성을 고려하기 위해, 순방향 링크 품질의 경우 센서 플랫폼이 BS로부터 수신한 요구 메시지의 RSSI, LQI 값을 응답 메시지에 캡슐화하여 BS로 전송하도록 하였고, 역방향 링크 품질의 경우 BS가 센서 플랫폼으로부터 수신한 응답 메시지의 RSSI, LQI 값을 기반으로 하였다. 또한 BS로 취합된 이러한 두 링크 품질을 PC상에 시각적으로 표시하기 위해 자바 기반의 링크 품질을 모니터링하는 응용을 구현하였다. 간단한 실험을 통해 RSSI, LQI로 얻은 무선 링크의 품질과 특성을 확인하였다.
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무선 센서 네트워크를 위한 에너지 효율적인 토폴로지 구성 알고리즘
노태호(Taeho Roh),최웅철(WoongChul Choi),이승형(Seung Hyong Rhee),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2006 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.33 No.1
무선 센서 네트워크는 제한된 배터리를 갖는 노드로 토폴로지를 구성한다. 이러한 이유 때문에 전체 네트워크의 수명을 극대화하고 라우팅에 에너지 효율성을 고려하여 토폴로지를 구성하는 것이 중요하다. 네트워크 토폴로지는 전송범위에 의해 결정되며 노드의 고정된 전송범위로 인한 에너지 비효율성 문제를 해결하는 방법으로 최적의 전송범위 혹은 MST(Minimum Spanning Tree)기반으로 토폴로지를 구성하는 대안이 있지만 최적의 솔루션은 아니다. 본 논문에서는 단계에 따라 전송범위를 차별화시켜 라우팅을 수행하는 DR(Differential Routing)을 제안하였다. DR은 전송범위에 기반하여 최적의 토폴로지를 구성한다. 그리고 무선 센서 네트워크의 특정한 통신 패턴에 맞게 트리 구성 단계와 데이터 수집 단계의 전송범위를 차별화시켜 전송파워를 조절함으로써 전체 네트워크의 수명 극대화, 파티션 방지, 그리고 에너지 효율성을 향상시킨 알고리즘이다. 실험을 통해 제안한 DR이 최적의 토폴로지를 구성하여 에너지 효율성 측면에서 좋은 성능을 보임을 확인할 수 있었다.
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화재현장의 소방대원 안전을 위한 실내 측위에 관한 연구
노태호(Taeho, Roh) 한국컴퓨터정보학회 2014 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
화재 현장에 투입된 소방대원들은 각종 위험한 환경에 장시간 노출된 상태로 활동을 하고 있으며 또한 열과 연기 등으로 인하여 시야 확보가 매우 어렵고 장시간 화재 진압 및 구조 활동으로 인하여 급격한 체력 저하로 야기되는 소방대원의 인명 피해가 발생되고 있다. 그러므로 본 논문에서는 이러한 인명 피해를 막기 위하여 투입된 소방대원의 위치 추적 및 상태 등을 확인하여 만약에 고립된 소방대원이 있을 경우 안전하게 탈출 할 수 있는 실내 측위 및 추적 기술에 대하여 연구한다.
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무선 센서 네트워크에서 에너지 효율적인 토폴로지 구성을 위한 Up-Down Tree 라우팅 알고리즘
노태호(Taeho Roh),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.34 No.5
무선 센서 네트워크는 제한된 배터리를 갖는 노드로 구성되므로 전체 네트워크의 수명을 극대화하면서 에너지 효율적인 라우팅을 수행할 수 있도록 토폴로지(topology)를 구성하는 것이 중요하다. 이와 관련된 기존 연구들은 무선 센서 네트워크의 특정한 통신 패턴을 고려하지 않고 토폴로지를 구성하여 라우팅을 수행한다. 본 논문에서는 동적으로 전송 범위를 차별화시켜 라우팅을 수행하는 UDT(Up-Down Tree) 라우팅 알고리즘을 제안하였다. UDT는 전송 범위에 기반하여 트리(tree) 토폴로지를 구성하며, 무선 센서 네트워크의 특정한 통신 패턴에 맞게 트리 구성 단계와 데이타 수집 단계에 따라 전송 범위를 조절한다. 따라서 UDT는 전체 네트워크의 수명 극대화, 파티션(partition) 방지, 그리고 에너지 효율성을 향상시킬 수 있다. 실험을 통해 제안한 UDT가 최적의 토폴로지를 구성하여 에너지 효율성 측면에서 좋은 성능을 보임을 확인할 수 있었다. Since wireless sensor networks consist of nodes with the constrained battery, it is important to construct the topology performing energy-efficient routing while maximizing the whole network lifetime. Previous works related to this do not take into consideration the specific communication pattern in wireless sensor networks. In this paper, we propose a novel routing algorithm, called Up-Down Tree(UDT), which first constructs the tree topology based on distance and then adjusts the transmission range determined by the two different phases, tree setup and data gathering, to adapt the specific communication pattern in wireless sensor networks. Therefore, the UDT can improve energy efficiency, maximize the network lifetime, and block network partition. Simulation results show that the UDT has the improved energy efficiency by constructing the optimal topology.
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