• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.37-41
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• 2018

본 논문에서는 참고문헌[1] 논문에서 제안한 고유의 링크 스케줄링 방법이 적용된 IEEE802.15.4e TSCH (Time-Slotted Channel Hopping)의 전력 소비 측면에서 절감 능력을 기존 단일채널 IEEE802.15.4와 비교하여 분석한다. TSCH 방식이 기존 방식에 비해 어떤 트래픽 조건하에서도 전력소모가 적게 하는 것으로 나타난다. 그 이유는 첫째, 충돌이 발생하지 않는 스케줄링 방식으로 인해 백오프 시간이 없다는 점과 둘째, MAC 오프셋 시간변수들의 차이로 인한 것으로 판단된다. 마지막으로 TSCH에서는 디바이스들은 자신의 스케줄이 아닌 타임 슬롯 동안은 sleep을 통해 전력 소모를 줄일 수 있음을 볼 수 있다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제8권2호
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• pp.1-6
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• 2022

본 논문은 Wake-up radio를 활용한 지역화 Time Slotted Channel Hopping (TSCH) 슬롯프레임 기반 항공 데이터 수집 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 무인항공기가 대규모 서비스 영역 내 배치된 센서 기기들의 데이터를 수집할 때 소요되는 지연 시간 및 소모 에너지를 최소화하는 것을 목표로 한다. 이를 위해, 제안 기법은 서비스 영역을 다수의 지역으로 분할하고, 각 지역 내 센서 기기들이 요구하는 셀의 수에 따라 지역별로 TSCH 슬롯프레임의 길이를 결정한다. 이후, 각 지역 내 센서 기기들의 ID를 활용하여 TSCH 슬롯프레임 내 데이터 전송 전용 셀을 할당한다. 에너지 효율적인 데이터 수집을 위해, 센서 기기는 Wake-up radio를 활용한다. 구체적으로, 센서 기기는 Wake-up radio를 활용하여 비콘 수신 및 데이터 전송을 위해 할당된 셀에서만 네트워크 인터페이스를 활성화한다. 시뮬레이션 결과는 제안 기법이 기존 기법 대비 지연 시간 및 에너지 소모 측면에서 더 우수한 성능을 가지는 것을 보여주었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.43-49
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• 2017

본 논문에서 QoS가 보장될 수 있는 IoT 망을 위한 IEEE802.15.4e TSCH(Time-Slotted Channel Hopping) 기술을 살펴보고 표준에서 다루지 않는 디바이스들 간의 협력에 의한 링크 스케줄링 방법에 대해서 제안한다. 네트워크에 조인하는 디바이스는 개선된 비콘을 스캔한다. 광고노드로부터 수신 한 개선된 비콘프레임은 디바이스들 간에 직접 통신이 가능한 링크 정보를 포함하고 있으며, 새로운 디바이스는 이를 통해 자신의 채널오프?과 타임슬롯을 결정하게 된다. 기존 단일채널 IEEE802.15.4와 본 제안을 활용한 TSCH 방식의 성능을 최대 스루풋과 최소 지연시간 관점에서 비교 분석한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.577-578
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• 2018

본 논문에서는 Contiki-NG 운영체제를 사용하여 IEEE 802.15.4 Time Slotted Channel Hopping (TSCH) 트리 네트워크의 처리량 분석을 수행한다. 가상의 시뮬레이션 환경을 구축하여 네트워크 노드수 및 홉 수의 변화에 따른 다양한 IEEE 802.15.4 TSCH 네트워크의 처리량을 비교한다. 성능 분석을 통해 네트워크의 노드 수가 증가할수록 처리량이 증가하고, 네트워크의 홉 수가 증가할수록 처리량이 감소함을 확인할 수 있다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제23권4호
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• pp.156-165
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• 2023

IEEE 802.15.4e-TSCH is recognized as a wireless industrial sensor network standard used in IoT systems. To ensure both power savings and reliable communications, the TSCH standard uses techniques including channel hopping and bandwidth reserve. In TSCH mode, scheduling is crucial because it allows sensor nodes to select when data should be delivered or received. Because a wide range of applications may necessitate energy economy and transmission dependability, we present a distributed approach that uses a cluster tree topology to forecast scheduling requirements for the following slotframe, concentrating on the Poisson model. The proposed Optimized Minimal Scheduling Function (OMSF) is interested in the details of the scheduling time intervals, something that was not supported by the Minimal Scheduling Function (MSF) proposed by the 6TSCH group. Our contribution helps to deduce the number of cells needed in the following slotframe by reducing the number of negotiation operations between the pairs of nodes in each cluster to settle on a schedule. As a result, the cluster tree network's error rate, traffic load, latency, and queue size have all decreased.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권9호
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• pp.4429-4445
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• 2019

As low-power and low-rate WSNs are being widely used for industrial applications, the scheduling of such applications becomes a critical issue to guarantee meeting the stringent requirements of determinism and tight latencies. This paper studies the link scheduling problem for real-time industrial applications in time-slotted channel hopping (TSCH) networks. We propose a heuristic algorithm for centralized link scheduling referred to as path-collision aware least laxity first (PC-LLF) algorithm, which dynamically prioritizes the packets based on the laxity time to the end-to-end deadlines and the amount of collisions that messages might deal with along their designated paths to the destination device. We propose schedulability analysis of real-time applications scheduled under our prioritization approach over TSCH networks, based on the literature on real-time schedulability analysis of multiprocessors and distributed systems. We show that our methodology provides an improved schedulability condition with respect to the existing approaches. Performance evaluation studies quantify to quantify the performance of our proposed approach under a variety of scenarios.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제14권1호
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• pp.53-63
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• 2022

In the paper, we propose a TSCH-based scheduling scheme for IEEE 802.15.4e, which is able to perform the scheduling of its own network by avoiding collision from interference network cluster (INC). Firstly, we model a bipartite graph structure for presenting the slot-frame (channel-slot assignment) of TSCH. Then, based on the bipartite graph edge weight, we utilize the Hungarian assignment algorithm to implement a scheduling scheme. We have employed two features (maximization and minimization) of the Hungarian-based assignment algorithm, which can perform the assignment in terms of minimizing the throughput of INC and maximizing the throughput of own network. Further, in this work, we called the scheme "dual-stage Hungarian-based assignment algorithm". Furthermore, we also propose deep learning (DL) based deep neural network (DNN)scheme, where the data were generated by the dual-stage Hungarian-based assignment algorithm. The performance of the DNN scheme is evaluated by simulations. The simulation results prove that the proposed DNN scheme providessimilar performance to the dual-stage Hungarian-based assignment algorithm while providing a low execution time.

• 정보과학회 논문지
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• 제44권2호
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• pp.213-222
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• 2017

최근 IoT 기술의 확산으로 인해 산업 무선 센서 네트워크 분야에서도 IoT 기술이 적용되고 있다. 특히 스마트 팩토리는 유연한 공정 변화 및 맞춤형 제조를 위해 제조 설비에 무선 통신 및 네트워크 기술을 적용하는 것으로 무선 노드의 이동과 빈번한 네트워크 변동에도 적응적으로 네트워킹을 지원하는 것이 중요하다. 대표적인 산업 무선 센서 네트워크 기술인 IEEE 802.15.4e는 TSCH와 DSME의 2가지 MAC 모드를 사용하고 있으며, 그 중 DSME는 네트워크 변동에 강한 저 지연 실시간 전송을 위한 기능을 제공하고 있다. 본 논문에서는 DSME에 기반한 분산 스케줄링 기법을 제안한 것으로 이동성이 높은 산업 무선 센서 네트워크에서 트래픽에 적응적으로 통신 슬롯을 할당하여 산업 무선 센서 네트워크의 시의성과 전송 신뢰성을 확보하고 있다. 제안 알고리즘은 Coordinator 노드의 Local queue의 길이와 Global queue의 길이를 비교하며, Slot stealing 기법에 기반한 Traffic-aware 분산 스케줄링을 수행한다. Slot stealing 기법을 통해 개별 통신 노드의 전송 기회를 효율적으로 보장하면서, Slot stealing을 통해 야기되는 충돌로 인한 성능 저하 및 재전송 문제를 극복하기 위해 GroupACK 기법 적용 및 CAP 구간에 재전송 예약 슬롯을 할당하였다. 이 논문에서는 제안 알고리즘을 TSCH, DSME, legacy IEEE 802.15.4 slotted CSMA/CA와 비교하였고, 다양한 이동성 실험에서 성능 우위를 확인하였다. 실험을 통해 30개 이상의 노드로 구성된 토폴로지에서는 전송 대역폭이 15% 이상 개선됨을 확인하였다. 또한, slotted CSMA/CA에 비해서는 약 40%, TSCH 및 DSME 표준기법에 비해서는 제안 알고리즘을 탑재한 DSME가 15%의 전력 소모 절감이 나타나는 것을 실험적으로 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권1호
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• pp.1-21
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• 2013

The release of IEEE 802.15.4e specification significantly develops IEEE 802.15.4. The most inspiring improvement is the enhancement for medium access control (MAC) sublayer. To study the performance of IEEE 802.15.4e MAC, in this paper we first present an overview of IEEE 802.15.4e and introduce three MAC mechanisms in IEEE 802.15.4e. And the major concern here is the Time Slotted Channel Hopping (TSCH) mode that provides deterministic access and increases network capacity. Then a detailed analytical Markov chain model for TSCH carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA-CA) is presented. Expressions which cover most of the crucial issues in performance analysis such as the packet loss rate, energy consumption, normalized throughput, and average access delay are presented. Finally the performance evaluation for the TSCH mode is given and we make a comprehensive comparison with unslotted CSMA-CA in non-beacon enabled mode of IEEE 802.15.4. It can validate IEEE 802.15.4e network can provide low energy consumption, deterministic access and increase network capacity.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권8호
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• pp.3201-3223
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• 2020

Wireless communication has become the promising technology in the recent times because of its applications in Internet of Things( IoT) devices. The IEEE 802.15.4e has become the key technology for IoT devices which utilizes the Time-Slotted Channel Hopping (TSCH) networks for the communication between the devices. In this paper, we develop a Two Level Scheduling Algorithm (TLSA) for scheduling multiple packets with different arrival rate at the source nodes in a TSCH networks based on the link activated by a centralized scheduler. TLSA is developed by considering three types of links in a network such as link i with packets arrival type 1, link j with packets arrival type 2, link k with packets arrival type 3. For the data packets arrival, two stages in a network is considered.At the first stage, the packets are considered to be of higher priority.At the second stage, the packets are considered to be of lower priority.We introduce level 1 schedule for the packets at stage 1 and level 2 schedule for the packets at stage 2 respectively. Finally, the TLSA is validated with the two different energy functions i.e., y = e^ax - 1 and y = 0.5x² using MATLAB 2017a software for the computation of average and worst ratios of the two levels.