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태양 에너지 기반 무선 센서 네트워크에서 에너지와 링크 품질을 고려한 향상된 FEC 기법
길건욱,강민재,노동건,Gil, Gun Wook,Kang, Minjae,Noh, Dong Kun 한국정보처리학회 2020 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.9 No.4
태양 에너지 기반 무선 센서 네트워크(SP-WSN) 환경에서는 주기적으로 배터리가 충전되므로 에너지 소모를 최소화하기보다는 수집된 에너지의 효율적인 사용이 중요하다. 한편, 잘 알려진 것처럼 SP-WSN을 포함하여 모든 센서 네트워크들은 사용되는 센서 노드의 특성상 성능이 제한적이므로 노드 간의 통신 신뢰도가 낮을 수밖에 없다. 본 논문에서는 위의 특성들을 고려하여 SP-WSN에서 신뢰성 있는 통신을 할 수 있는 향상된 순방향 에러정정 기법(FEC) 기법을 제안한다. 제안 기법은 우선 1) 에너지 모델링을 통해 노드가 기본 동작 외에 여분으로 사용할 수 있는 에너지양을 계산하고, 이 에너지를 최대한 활용할 수 있는 에러 복구용 패리티의 크기를 결정한다. 동시에 2) 링크 품질 모델링을 통해 현재의 데이터 통신환경에서 에러 복구에 필요한 최적의 패리티도 계산한다. 최종적으로 3) 이 두 가지 패리티의 크기를 동시에 고려함으로써 노드의 정전시간을 줄이면서, 데이터 신뢰성을 증가시킬 수 있는 패리티 크기를 결정할 수 있다. 싱크에서 수집되는 데이터양과 정전되는 노드 수를 다른 기법들과 비교함으로써 성능검증을 수행하였다. In Solar-powered wireless sensor networks(SP-WSN), the battery is periodically charged, so the best use of harvested energy is more important, rather than minimizing energy consumption. Meanwhile, as is well known, the reliability of communication between sensor nodes is very limited due to the resource-constraint of sensor nodes. In this paper, we propose an advanced FEC (forward error correction) scheme which can give SP-WSN more reliability for communication. Firstly, the proposed scheme uses energy modeling to calculate the amount of surplus energy which can be utilized for extra operations, and then determines the number of additional parity bits according to this amount of surplus energy. At the same time, link quality modeling calculates the optimal parity bits for error recovery in the current data communication environment. Finally, by considering these two parity sizes, it is possible to determine the optimal parity size that can maximize the data reliability without affecting the node black out. Performance verification was performed by comparing the amount of data collected at the sink and the number of outage nodes with other schemes.
태양 에너지 기반 무선 센서 네트워크에서 에너지와 링크 품질을 고려한 향상된 FEC 기법
길건욱 ( Gun Wook Gil ),강민재 ( Minjae Kang ),고정현 ( Jung Hyun Go ),노동건 ( Dong Kun Noh ) 한국정보처리학회 2019 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.26 No.2
태양 에너지 기반 무선 센서 네트워크(SP-WSN) 환경에서는 주기적으로 배터리가 충전되므로 에너지 소모를 최소화하기 보다는 수집된 에너지의 효율적인 사용이 중요하다. 한편, 잘 알려진 것처럼 SP-WSN을 포함하여 모든 센서 네트워크들은 사용되는 센서 노드의 특성상 성능이 제한적이므로 노드 간의 통신 신뢰도가 낮을 수밖에 없다. 본 논문에서는 위의 특성들을 고려하여 SP-WSN에서 신뢰성 있는 통신을 할 수 있는 향상된 순방향 에러정정 기법(FEC) 기법을 제안한다. 싱크에서 수집되는 데이터양과 정전되는 노드 수를 다른 기법들과 비교함으로써 제안 기법의 성능 검증을 수행하였다.
태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서 모바일 싱크의 효율적 운용을 위한 멀티라인 데이터 수집 기법
이승우(Seungwoo Lee),강민재(Minjae Kang),손영재(Youngjae Son),길건욱(Gun Wook Gil),정석현(Seok Hyun Cheong),배하늘(Ha Neul Bae),노동건(Dong Kun Noh) 한국컴퓨터정보학회 2020 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2
무선 센서 네트워크에서 모바일 싱크의 도입은 기존의 고정된 위치의 싱크를 사용하는 WSN에서 발생하는, 싱크 주변 노드들과 외곽 노드들 간의 에너지 불균형 문제(에너지 핫스팟 문제)를 어느 정도 해결할 수 있게 하였다. 그러나 모바일 싱크의 에너지 제약으로 인해 싱크가 모든 노드를 방문하여 데이터를 수집할 수 없기 때문에, 앵커(또는 헤드)라고 불리는 특정 노드에서 데이터를 모으고, 모바일 싱크는 이러한 앵커 노드들만을 방문하는 방법이 널리 사용되고 있다. 최근 연구에서는 모바일 싱크가 보다 효율적으로 에너지 불균형 문제를 해결하기 위하여 모바일 싱크 이동 경로 및 앵커 노드 선정 최적화 방법이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 태양 에너지 기반 센서 네트워크를 위한 영역 기반 앵커 선정 기법 및 모바일 싱크 이동 경로선택 기법을 제안한다. 제안 기법은 각 노드가 수집하는 태양 에너지의 활용을 최대화하고, 에너지 핫스팟 문제를 완화하기 위해 두 개의 라인(영역)을 설정하고 이 라인을 따라 앵커 노드가 선정된다. 모바일 싱크는 데이터 수집을 위해 이 두 라인을 왕복 이동 경로로 택하여 라인 내의 앵커 노드를 방문한다. 실험을 통해 제안 기법이 기존 기법보다 에너지 불균형 문제가 완화되어 노드의 정전 시간이 줄어들고, 이에 따라 모바일 싱크에서 수집되는 데이터의 양이 증가하는 것을 확인하였다.