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무선 센서 망에서 실시간 데이터 전송을 위한 멀티캐스팅 방안
박호성(Hosung Park),이정철(Hosung Park),오승민(Seungmin Oh),임용빈(Yongbin Yim),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.2D
실시간 데이터 멀티캐스팅은 멀티캐스트 그룹 내의 모든 멤버들에게 데이터를 주어진 제한 시간 내에 전송하는 것을 의미한다. 실시간 데이터 멀티캐스팅의 가장 어려운 부분은 소스 노드와 가장 먼 멀티캐스트 멤버에게 실시간 제약조건을 지켜 데이터를 전송하는 것이다. 무선 센서 망에서는 데이터 전송 지연시간이 물리적인 거리에 비례하기 때문이다. 따라서 우리는 소스 노드와 가장 먼 멀티캐스트 멤버와의 거리를 임계 거리 라고 명명한다. 임계 거리는 실시간 데이터 멀티캐스팅에서 가징 중요한 제약조건이 되어야 한다. 다시 말해 소스 노드에서부터 각 멀티캐스트 멤버에게 데이터가 전달되는 각각의 거리는 어떤 이유로도 임계 거리보다 길지 않아야 한다. 그러나 기존의 멀티캐스팅 방안들은 각 멀티캐스트 멤버까지의 데이터 전송 거리보다 멀티캐스팅 전체 비용 절감에 주안점을 두었기 때문에 임계 거리에 관련된 실시간 데이터 전송 제약조건을 만족하기 어렵다. 본 논문에서 우리는 무선 센서 망에서 실시간 데이터 전송을 위한 새로운 멀티캐스팅 방안을 제안한다. 제안 방안은 임계 거리라는 제약사항을 고려하여 멀티캐스트 트리를 구성함으로써 모든 멀티캐스트 멤버들에게 제한 내에 데이터를 전송할 확률을 높여준다. 시뮬레이션 결과는 제안 방안의 실시간 데이터 전송 성공 확률이 기존 멀티캐스팅 방안들에 비해 높음으로 보여준다.
무선 센서 네트워크에서 이동 싱크 그룹의 움직임 특성을 고려한 데이터 전달 방안
이정철(Jeongcheol Lee),박호성(Hosung Park),오승민(Seungmin Oh),임용빈(Yongbin Yim),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.2B
재난 복구 시스템 또는 군사 시스템과 같은 무선 센서 네트워크의 많은 응용들에서, 이동 싱크들의 움직임은 그룹의 특징을 갖는다. 이동 싱크들은 동일한 목적을 가지고 같은 방향으로 움직이며, 서로 가까운 거리에 머무르며 지리적으로 제한된 일정 지역 안에서 자유롭게 움직인다. 따라서 이러한 싱크 그룹의 특징을 반영하여 소스의 데이터를 효과적으로 전달하기 위한 연구들이 활발히 진행되었다. 이들은 일정 시간 마다 싱크 그룹의 영역을 계산하고 소스의 데이터를 계산된 지역에 전달한다. 하지만, 이들은 싱크 그룹의 움직임이 연속적인 특징을 갖는 사실을 고려하지 못했다. 다시 말해서, 소스의 데이터가 특정 시점에 계산된 지역에 전달되더라도, 싱크 그룹은 연속적으로 움직이기 때문에 데이터를 전달받지 못하는 문제가 발생한다. 또한 그룹의 이동과 관계없이 일정 시간마다 그룹 영역을 계산하고 데이터를 전달하기 때문에 네트워크 자원의 심각한 고갈을 야기한다. 따라서, 본 논문은 네트워크의 가상의 구조에 소스의 데이터를 보내고, 싱크 그룹이 이동할 때 이들로부터 데이터를 직접 전달받는 방안을 제안한다. 저자들은 시뮬레이션을 통하여 제안 방안이 기존 연구들에 비하여 데이터 전송률 및 에너지 효율 측면에서 우수함을 보였다.
무선 센서 망에서 이동싱크 지원을 위한 지역 수정 기반 멀티캐스팅 기법
이정철(Jeongcheol Lee),박호성(Hosung Park),오승민(Seungmin Oh),정주현(Juhyun Jung),박수창(Soochang Park),이의신(Euisin Lee),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2010 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.1
Data multicasting from a source to multiple sinks in wireless sensor networks is used to achieve both reducing communication costs and energy efficiency. Almost all existing schemes for the multicasting might be effectively performed by optimal construction of a multicasting tree between a source and multiple stationary sinks. However, in practical sensor applications, sinks could move around on the wireless sensor networks for own missions, such as scouting of soldiers and saving lives of victims by firefighters. Unfortunately, the sink mobility causes frequent entire reconstruction of the multicasting tree and thus it leads to exhaustion of battery power of sensors. Hence, we propose an energy-efficient multicast protocol to support multiple mobile sinks by the local multicast tree reconstruction, called Local Update-based geographic Multicasting for Mobile sinks (LUMM) for wireless sensor networks. Our simulation results show that our scheme for mobile sinks is more efficient in terms of energy resource management than other exist works. 한 소스로부터 다수의 싱크로의 데이터 멀티캐스팅은 통신 비용 절약 뿐 아니라 효율적인 에너지의 사용을 위해 이루어진다. 무선 센서 네트워크에서, 지금까지의 멀티캐스팅 위한 방안들은 대부분 하나의 소스와 다수의 고정적인 싱크들 사이의 최적화된 멀티캐스트 트리로 만들어진다. 하지만 전쟁 지역에서의 적군 감지 시스템, 재난지역 구조 시스템 등의 실질적인 응용들에서, 싱크는 자신의 미션을 수행하기 위해 이동성을 가지고 센서 네트워크를 돌아다닐 것이다. 불행히도 싱크의 이동성은 전체 멀티캐스트 트리의 빈번한 재구성을 초래하고 이것은 제한된 배터리를 가진 센서들의 에너지 고갈을 야기시킨다. 그러므로, 우리는 지역적인 멀티캐스트 트리의 재구성을 통해 다수의 이동 싱크를 지원하는 에너지 효율적인 멀티캐스트 프로토콜을 제안한다. 또한 시뮬레이션을 통해 제안된 방안이 기존 연구들 보다 에너지 자원 관리 측면에서 더 효과적임을 보인다.
무선 센서 네트워크에서 신뢰성 있는 데이터 전달을 위한 통신 반경 분리형 다중 경로 라우팅 프로토콜
이정철(Jeongcheol Lee),박호성(Hosung Park),오승민(Seungmin Oh),임용빈(Yongbin Yim),김상하(Sang-Ha Kim) 한국정보과학회 2012 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.39 No.3
Geographic multipath routing is one of the most appropriate approaches which can improve the end-to-end reliability via multiple paths for the wireless sensor networks that have frequent network dynamics such as both node and link failures. It has been focused on how to construct a node-disjoint multipath that an intermediate node should be belonged by only a single path. It is because that if two or more paths share one intermediate node, the node may be congested by multiple traffics. Even it might bring multiple path failures if the shared node fails. However, if the node-disjoint multipath schemes are used, there might be another significant problem such as transmission failure or corrupted packet reception due to collisions between adjacent paths. Therefore, we propose a radio-disjoint geographic multipath scheme to avoid the collisions, which allow multiple paths to keep a certain distance between each other. Unfortunately, this simple idea still remains inevitable interference regions, i.e., both source side and destination side. So we eliminate the interferences in these regions by using local scheduling algorithms. We demonstrate that the proposed protocol shows better performance than the previous studies via extensive simulation in terms of end-to-end packet delivery ratio and the end-to-end delay. 위치 정보를 기반한 다중 경로 라우팅 방안은 노드 또는 링크의 실패가 빈번히 발생하기 쉬운 무선 센서 네트워크에서 소스-싱크 사이의 종단간 데이터 전달의 신뢰성을 향상시키는 효과적인 라우팅 방안으로 알려져 있다. 그런데, 다중 경로가 일정부분 중첩되거나 교차하게 되면 중복된 경로에 속하는 노드들에 다량의 트래픽이 집중되어 해당 노드들의 에너지 고갈을 야기할 수 있다. 또한, 이러한 중첩 노드의 실패는 하나의 경로의 실패가 아닌 다중 경로의 실패로 직결될 수 있다. 따라서 현재까지 무선 센서 네트워크에서, 다중 경로 상의 노드들을 각각 하나의 경로에만 속하게 구성하는 노드 분리형 다중 경로 라우팅 방안들이 많이 제안되었다. 하지만, 실제적인 무선 환경에서는 이러한 노드 분리형 라우팅 방안이 사용되더라도 여전히 데이터 전송 실패 및 손상된 패킷 수신과 같은 문제점들이 발생할 수 있다. 왜냐하면 일반적인 센서 노드들은 전방향성 안테나를 통하여 상호 통신하므로, 노드 단위로 분리된 경로들도 서로 인접하여 구성된다면 데이터 전송시 충돌의 가능성이 매우 높기 때문이다. 따라서 본 논문에서는, 통신 반경 단위로 분리된 새로운 다중 경로 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 각각의 경로를 센서 노드의 통신 반경만큼 떨어뜨린 채로 구성하며, 소스 주변 또는 싱크 주변과 같이 불가피하게 겹치는 구간의 경로들에 대하여 지역적으로 전송 순서를 스케쥴링하는 기법을 사용한다. 제안된 프로토콜은 다양한 시뮬레이션을 통하여 기존 방안보다 종단간 패킷 전송 성공률 측면에서 우수함을 보인다.