KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.8
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pp.2042-2060
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2013
In wireless sensor networks (WSNs), energy efficiency is one of the most essential design considerations, since sensor nodes are resource constrained. Group communication can reduce WSNs communication overhead by sending a message to multiple nodes in one packet. In this paper, in order to simultaneously resolve the transmission security and scalability in WSNs group communications, we propose a hierarchical cluster-based secure and scalable group key management scheme, called HRKT, based on logic key tree and route key tree structure. The HRKT scheme divides the group key into cluster head key and cluster key. The cluster head generates a route key tree according to the route topology of the cluster. This hierarchical key structure facilitates local secure communications taking advantage of the fact that the nodes at a contiguous place usually communicate with each other more frequently. In HRKT scheme, the key updates are confined in a cluster, so the cost of the key updates is reduced efficiently, especially in the case of massive membership changes. The security analysis shows that the HRKT scheme meets the requirements of group communication. In addition, performance simulation results also demonstrate its efficiency in terms of low storage and flexibility when membership changes massively.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.23
no.7
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pp.109-118
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2023
Energy awareness is an essential design flaw in wireless sensor network. Clustering is the most highly regarded energy-efficient technique that offers various benefits such as energy efficiency and network lifetime. Clusters create hierarchical WSNs that introduce the efficient use of limited sensor node resources and thus enhance the life of the network. The goal of this paper is to provide an analysis of the various energy efficient clustering algorithms. Analysis is based on the energy efficiency and network lifetime. This review paper provides an analysis of different energy-efficient clustering algorithms for WSNs.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.18
no.4
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pp.579-586
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2023
A wireless sensor network (WSN) has limited battery power because it is used wirelessly using low-cost small sensors. Since the battery cannot be replaced, the lifespan of the sensor node is directly related to the lifespan of the battery, so power must be used efficiently to maximize the lifespan of the network. In this study, based on PEGASIS, a representative energy-efficient routing protocol, we propose a protocol that classifies layers according to the distance from the sink node and configures multiple chains rather than one chain. The proposed protocol can increase network lifespan by reducing the transmission distance between nodes to prevent unnecessary energy consumption.
Park, Jin-Ho;Seo, Sang-Bo;Song, Seung-Mi;Kim, Sung-Un
Proceedings of the IEEK Conference
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2007.07a
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pp.13-14
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2007
We propose HERAH(Hierarchical Energy-Aware Routing Algorithm for Heterogeneous Wireless Sensor Networks) that is the hierarchical routing algorithm in WSNs and is established on heterogeneous environment. HERAH performs CH selection by considering residual energy level and uses multi-hop communication within cluster. So, HERAH makes improvements in the energy savings and the network lifetime compared with LEACH.
A sensor network is an important element of the ubiquitous and it consists of sensor fields that contain sensor nodes and sink nodes that collect data from sensor nodes. Since each sensor node has limited resources, one of the important issues covered in the past sensor network studies has been maximizing the usage of limited energy to extend network lifetime. However, most studies have only considered fixed sink nodes, which created various problems for cases with multiple mobile sink nodes. Accordingly, while maintaining routes to mobile sink nodes, this study aims to deploy the hybrid communication mode that combines single and multi-hop modes for intra-cluster and inter-cluster transmission to resolve the problem of failed data transmission to mobile sink nodes caused by disconnected routes. Furthermore, a 2-level hierarchical routing protocol was used to reduce the number of sensor nodes participating in data transmission, and cross-shape trajectory forwarding was employed in packet transmission to provide an efficient data dissemination method.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.11
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pp.4644-4661
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2015
Wireless sensor networks are often organized in the form of clusters leading to the new framework of WSN called cluster or hierarchical WSN where each cluster head is responsible for its own cluster and its members. These hierarchical WSN are prone to various routing layer attacks such as Black hole, Gray hole, Sybil, Wormhole, Flooding etc. These routing layer attacks try to spoof, falsify or drop the packets during the packet routing process. They may even flood the network with unwanted data packets. If one cluster head is captured and made malicious, the entire cluster member nodes beneath the cluster get affected. On the other hand if the cluster member nodes are malicious, due to the broadcast wireless communication between all the source nodes it can disrupt the entire cluster functions. Thereby a scheme which can detect both the malicious cluster member and cluster head is the current need. Abnormal energy consumption of nodes is used to identify the malicious activity. To serve this purpose a learning based energy prediction algorithm is proposed. Thus a two level energy prediction based intrusion detection scheme to detect the malicious cluster head and cluster member is proposed and simulations were carried out using NS2-Mannasim framework. Simulation results achieved good detection ratio and less false positive.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.33
no.5B
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pp.253-259
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2008
Because a sensor node in wireless sensor networks is battery operated and energy constrained, reducing energy consumption of each node is one of important issues. The clustering technique can make network topology be hierarchical and reduce energy consumption of each sensor node. In this paper, we propose an efficient clustering mechanism considering overlap avoidance in wireless sensor networks. The proposed method consists of three parts. The first is to elect cluster heads considering each node's energy. Then clusters are formed by using signal strength in the second phase. Finally we can reduce the cluster overlap problem derived from two or more clusters. In addition, this paper includes performance evaluation of our algorithm. Simulation results show that network lifetime was extended up to 75 percents than LEACH and overlapped clusters are decreased down to nearly zero percents.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.5
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pp.2732-2753
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2019
With the application of wireless sensor networks in the fields of ecological observation, defense military, architecture and urban management etc., the security problem is becoming more and more serious. Characteristics and constraint conditions of wireless sensor networks such as computing power, storage space and battery have brought huge challenges to protection research. Inspired by the danger theory in biological immune system, this paper proposes an intrusion detection model for wireless sensor networks. The model abstracts expressions of antigens and antibodies in wireless sensor networks, defines meanings and functions of danger signals and danger areas, and expounds the process of intrusion detection based on the danger theory. The model realizes the distributed deployment, and there is no need to arrange an instance at each sensor node. In addition, sensor nodes trigger danger signals according to their own environmental information, and do not need to communicate with other nodes, which saves resources. When danger is perceived, the model acquires the global knowledge through node cooperation, and can perform more accurate real-time intrusion detection. In this paper, the performance of the model is analyzed including complexity and efficiency, and experimental results show that the model has good detection performance and reduces energy consumption.
Recent advances in wireless networks and low-cost, low-power design have led to active research in large-scale networks of small, wireless, low power sensors and actuators, In large-scale networks, lots of timing-synchronization protocols already exist (such as NTP, GPS), In ad-hoc networks, especially wireless sensor networks, it is hard to synchronize all nodes in networks because it has no infrastructure. In addition, sensor nodes have low-power CPU (it cannot perform the complex computation), low batteries, and even they have to have active and inactive section by periods. Therefore, new approach to time synchronization is needed for wireless sensor networks, In this paper, I propose Energy-Efficient Time Synchronization (EETS) protocol providing network-wide time synchronization in wireless sensor networks, The algorithm is organized two phase, In first phase, I make a hierarchical tree with sensor nodes by broadcasting "Level Discovery" packet. In second phase, I synchronize them by exchanging time stamp packets, And I also consider send time, access time and propagation time. I have shown the performance of EETS comparing Timing-sync Protocol for Sensor Networks (TPSN) and Reference Broadcast Synchronization (RBS) about energy efficiency and time synchronization accuracy using NESLsim.
The wireless sensor network consists of a number of sensor nodes which have physical constraints. Each sensor node senses surrounding environments and sends the sensed information to Sink. The inherent vulnerability in security of the sensor nodes has promoted the needs for the lightweight security protocol. In this paper, we propose a non-hierarchical sensor network and a security protocol that is suitable for monitoring the man-made objects such as bridges. Furthermore, we present the efficient way of setting the routing path by storing IDs, MAC(message authentication code) and the location information of the nodes, and taking advantage of the two node states, Sleep and Awake. This also will result in the reduced energy consuming rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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