Most of clustering schemes focusing on the energy efficiency have only a cluster head in each cluster, thus the energy consumption of cluster head in a cluster can rapidly increase. To reduce the energy consumption, recently, the dual-layered clustering which is separated a cluster ranges into two parts, i.e., data aggregation layer and data transmission layer, based on a sensor equipped with geographical positioning system (GPS), was proposed. However, the logical regions existing within the dual-layered clustering range can not distinguish efficiently. This scheme leads to many messages collision and transmission delay among member nodes. In this paper, to solve these problems, we propose a separated dual-layered routing scheme using the position information and the cluster radius. Proposed scheme clearly distinguish the dual-layered clustering range and gets the balanced number of member nodes in each cluster. Therefore, the proposed routing scheme could prolong the overall network life time about 10% compared to the previous two layered clustering scheme and LEACH.
Lee Keun-Ho;Han Sang-Bum;Suh Heyi-Sook;Lee Sang-Keun;Hwang Chong-Sun
Journal of KIISE:Information Networking
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v.33
no.4
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pp.310-323
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2006
In this paper, we describe a secure cluster-routing protocol based on a multi-layer scheme in ad hoc networks. We propose efficient protocols, Authentication based on Multi-layer Clustering for Ad hoc Networks (AMCAN), for detailed security threats against ad hoc routing protocols using the selection of the cluster head (CH) and control cluster head (CCH) using a modification of cluster-based routing ARCH and DMAC. This protocol provides scalability of Shadow Key using threshold authentication scheme in ad hoc networks. The proposed protocol comprises an end-to-end authentication protocol that relies on mutual trust between nodes in other clusters. This scheme takes advantage of Shadow Key using threshold authentication key configuration in large ad hoc networks. In experiments, we show security threats against multilayer routing scheme, thereby successfully including, establishment of secure channels, the detection of reply attacks, mutual end-to-end authentication, prevention of node identity fabrication, and the secure distribution of provisional session keys using threshold key configuration.
Kim, Tae-Hyo;Ju, Yeon-Jeong;Oh, Ho-Suck;Kim, Min-Kyu;Jung, Yong-Bae
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.15
no.4
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pp.155-161
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2014
In this paper, a cluster-based routing protocol in distributed sensor network is proposed, which enable the balanced energy consumption in the sensor nodes densely deployed in the sensor fields. This routing protocol is implemented based on clusters with hierarchical scheme. The clusters are formed by the closely located sensor nodes. A cluster node with maximum residual energy in the cluster, can be selected as cluster head node. In routing, one of the nodes in the intersection area between two clusters is selected as a relay-node and this method can extend the lifetime of all the sensor nodes in view of the balanced consumption of communication energy.
A shared disk (SD) cluster couples multiple nodes for high performance transaction processing, and all the coupled nodes share a common database at the disk level. In the SD cluster, a transaction routing corresponds to select a node for an incoming transaction to be executed. An affinity-based routing can increase local buffer hit ratio of each node by clustering transactions referencing similar data to be executed on the same node. However, the affinity-based routing is very much non-adaptive to the changes in the system load, and thus a specific node will be overloaded if transactions in some class are congested. In this paper, we propose a dynamic transaction routing scheme that can achieve an optimal balance between affinity-based routing and dynamic load balancing of all the nodes in the SD cluster. The proposed scheme is novel in the sense that it can improve the system performance by increasing the local buffer hit ratio and reducing the buffer invalidation overhead.
Sensors have limited resources in sensor networks, so efficient use of energy is important. In order to use the energy of the sensor node efficiently, researches applying mobile sink to the sensor network have been actively carried out. The sink node moves the sensor network, collects data from each sensor node, which spread the energy concentrated around the sink node, thereby extending the entire life cycle of the network. But, when the sink node moves, it requires a reset of the data transmission path, which causes a lot of control messages and delays. In this paper, we propose a CMS(Cluster-based Mobile Sink) method to support the movement of mobile sink in a cluster sensor environment. The proposed scheme minimizes an amount of control messages without resetting the routing paths of entire sensor networks by supporting the sink mobility path using the neighbor cluster list. And, it simplifies the routing path setup process by setting a single hop path between clusters without a gateway. The experiment results show that the proposed scheme has superior energy efficiency in processing and network structure, compared with existing clustering and mesh routing protocols.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.6
no.2
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pp.117-121
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2008
In ad hoc network, the scarce energy management of the mobile devices has become a critical issue in order to extend the network lifetime. Therefore, the energy consumption is important in the routing design, otherwise cluster schemes are efficient in energy conserving. For the above reasons, an Energy conserving Context aware Clustering algorithm (ECC) is proposed to establish the network clustering structure, and a routing algorithm is introduced to choose the Optimal Energy Routing Protocol (OERP) path in this paper. Because in ad hoc network, the topology, nodes residual energy and energy consuming rate are dynamic changing. The network system should react continuously and rapidly to the changing conditions, and make corresponding action according different conditions. So we use the context aware computing to actualize the cluster head node, the routing path choosing. In this paper, we consider a novel routing protocol using the cluster schemes to find the optimal energy routing path based on a special topology structure of Resilient Ontology Multicasting Routing Protocol (RODMRP). The RODMRP is one of the hierarchical ad hoc network structure which combines the advantage of the tree based and the mesh based network. This scheme divides the nodes in different level found on the node energy condition, and the clustering is established based on the levels. This protocol considered the residual energy of the nodes and the total consuming energy ratio on the routing path to get the energy efficiently routing. The proposed networks scheme could get better improve the awareness for data to achieve and performance on their clustering establishment and messages transmission. Also, by using the context aware computing, according to the condition and the rules defined, the sensor nodes could adjust their behaviors correspondingly to improve the network routing.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.16
no.6
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pp.1173-1178
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2012
In the Cluster-Based Routing Protocol (CBRP) a cluster header in each cluster should be elected. The cluster headers consume energy much more than other nodes because they manage and operate all of mobile nodes in their cluster. The traditional CBRP elects a cluster header without considering the remaining electric energy of each node. So, there exists problems that the cluster header has short average lifetime, and another cluster header should be elected again frequently. In this paper, we propose the improved protocol which prolongs the lifetime of the cluster header and enhances the stability of the path. In order to achieve this, when a cluster header is elected in a cluster, the remaining electric energies of all the nodes are compared with one another, and the node with the highest energy is elected as the cluster header.
Because WSNs operate with limited resources of sensor nodes, its life is extended by cluster-based routing methods. In this study, we use data on direction, distance, density and residual energy in order to maximize the energy efficiency of cluster-based routing methods. Through this study, we expect to minimize the frequency of isolated nodes when selecting a new cluster head autonomously using information on the direction of the upper cluster head, and to reduce energy consumption by switching sensor nodes, which are included in both of the new cluster and the previous cluster and thus do not need to update information, into the sleep mode and updating information only for newly included sensor nodes at the setup phase using distance data. Furthermore, we enhance overall network efficiency by implementing secure and energy-efficient communication through key management robust against internal and external attacks in cluster-based routing techniques. This study suggests the modified cluster head selection scheme which uses the conserved energy in the steady-state phase by reducing unnecessary communications of unchanged nodes between selected cluster head and previous cluster head in the setup phase, and thus prolongs the network lifetime and provides secure and equal opportunity for being cluster head.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.22
no.9
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pp.33-40
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2017
In this paper, we propose a sink-location management and data-routing scheme to effectively support the mobile sink in solar-powered WSN. Battery-based wireless sensor networks (WSNs) have a limited lifetime due to their limited energy, but solar energy-based WSNs can be supplied with energy periodically and can operate forever. On the other hand, introduction of mobile sink in WSNs can solve some energy unbalance problem between sink-neighboring nodes and outer nodes which is one of the major challenges in WSNs. However, there is a problem that additional energy should be consumed to notify each sensor node of the location of the randomly moving mobile sink. In the proposed scheme, one of the nodes that harvests enough energy in each cluster are selected as the cluster head, and the location information of the mobile sink is shared only among the cluster heads, thereby reducing the location management overhead. In addition, the overhead for setting the routing path can be removed by transferring data in the opposite direction to the path where the sink-position information is transferred among the heads. Lastly, the access node is introduced to transmit data to the sink more reliably when the sink moves frequently.
Advances in wireless sensor network (WSN) technology have enabled small and low-cost sensors with the capability of sensing various types of physical and environmental conditions, data processing, and wireless communication. In the WSN, the sensor nodes have a limited transmission range and their processing and storage capabilities as well as their energy resources are limited. A triple umpiring system has already been proved for its better performance in WSNs. The clustering technique is effective in prolonging the lifetime of the WSN. In this study, we have modified the ad-hoc on demand distance vector routing by incorporating signal-to-noise ratio (SNR) based dynamic clustering. The proposed scheme, which is an efficient and secure routing protocol for wireless sensor networks through SNR-based dynamic clustering (ESRPSDC) mechanisms, can partition the nodes into clusters and select the cluster head (CH) among the nodes based on the energy, and non CH nodes join with a specific CH based on the SNR values. Error recovery has been implemented during the inter-cluster routing in order to avoid end-to-end error recovery. Security has been achieved by isolating the malicious nodes using sink-based routing pattern analysis. Extensive investigation studies using a global mobile simulator have shown that this hybrid ESRP significantly improves the energy efficiency and packet reception rate as compared with the SNR unaware routing algorithms such as the low energy aware adaptive clustering hierarchy and power efficient gathering in sensor information systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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