IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.18
no.2
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pp.67-73
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2023
Tree routing is one of appropriate routing schemes in wireless sensor network because the complexity of this approach is relatively low. But, congestion at a specific node may happen because a parent node toward a sink node is usually selected in one hop way, specially where large number of node are deployed. As feasible solution for this problem, multiple paths and sinks schemes can be applied. However, the performance of these schemes are not proved and analyzed yet. In this paper, we conduct diverse simulaton scenarios performance evaluation for these cases to identify the improvement and analyze the impact of schemes. The performance is measured in the aspects of packet transmission rate, throughput, and end-to-end delay as a function of amount of network traffic.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.35
no.1B
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pp.68-77
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2010
Wireless sensor networks are installed in various environments and collect sensing data through wireless links. The quality of a wireless link may be unstable due to environment causes and hardware performance in wireless sensor networks. Since the change of the link quality may cause data loss, sensor nodes need to adaptively estimate the change of the link quality. Also, the routing protocol should deal with this situation. In this paper, the adaptive link quality estimation and routing scheme in the large-scale wireless sensor networks are proposed. When the quality of a link is unstable, sensor nodes agilely estimate the quality of links, and the new route is selected. When quality of a link is stable, the link quality is occasionally estimated so that the energy consumption is reduced. Moreover, sensor nodes exchange less beacons in order to reduce an overhead in dense networks. In the case of sparse network, the sensor nodes exchange more beacons for finding a better route. We prove that the proposed scheme can improve the energy efficiency and reliability.
Distributed localization algorithms are required for large-scale wireless sensor network applications. In this paper, we introduce an efficient algorithm, termed weighted neighbor-node distribution localization(WNDL), which emphasizes simple refinement and low system-load for low-cost and low-rate wireless sensors. We inspect WNDL algorithm through MATLAB simulation.
Qin, Zhenquan;Lu, Bingxian;Zhu, Ming;Sun, Liang;Shu, Lei
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.12
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pp.5307-5327
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2016
Restricted by finite battery energy, traditional wireless sensor networks (WSNs) can only maintain for a limited period of time, resulting in serious performance bottleneck in long-term deployment of WSN. Fortunately, the advancement in the wireless energy transfer technology provides a potential to free WSNs from limited energy supply and remain perpetual operational. A mobile charger called wireless charging vehicle (WCV) is employed to periodically charge each sensor node and keep its energy level above the minimum threshold. Aiming at maximizing the ratio of the WCV's vocation time over the cycle time as well as guaranteeing the perpetual operation of networks, we propose a feasible and optimal solution to this issue within the context of a real-time large-scale deployed WSN. First, we develop two different types of charging cycles: initialization cycles and renewable cycles and give relevant algorithms to construct these two cycles for each sensor node. We then formulate the optimization problem into an optimal construction algorithm and prove its correctness through theoretical analysis. Finally, we conduct extensive simulations to demonstrate the effectiveness of our proposed algorithms.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.3
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pp.1238-1259
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2019
Saving energy is a big challenge for Wireless Sensor Networks (WSNs), which becomes even more critical in large-scale WSNs. Most energy waste is communication related, such as collision, overhearing and idle listening, so the schedule-based access which can avoid these wastes is preferred for WSNs. On the other hand, clustering technique is considered as the most promising solution for topology management in WSNs. Hence, providing interference-free clustering is vital for WSNs, especially for large-scale WSNs. However, schedule management in cluster-based networks is never a trivial work, since it requires inter-cluster cooperation. In this paper, we propose a clustering method, called Interference-Free Clustering Protocol (IFCP), to partition a WSN into interference-free clusters, making timeslot management much easier to achieve. Moreover, we model the clustering problem as a multi-objective optimization issue and use non-dominated sorting genetic algorithm II to solve it. Our proposal is finally compared with two adaptive clustering methods, HEED-CSMA and HEED-BMA, demonstrating that it achieves the good performance in terms of delay, packet delivery ratio, and energy consumption.
In this paper, a multi-objective wireless sensor network configuration optimization method is proposed. The proposed method aims to determine the optimal information and lifespan wireless sensor network for structural health monitoring of large-scale infrastructures. In particular, cluster-based wireless sensor networks with multi-type of sensors are considered. To optimize the lifetime of the wireless sensor network, a cluster-based network optimization algorithm that optimizes the arrangement of cluster heads and base station is developed. On the other hand, based on the Bayesian inference, the uncertainty of the estimated parameters can be quantified. The coefficient of variance of the estimated parameters can be obtained, which is utilized as a holistic measure to evaluate the estimation accuracy of sensor configurations with multi-type of sensors. The proposed method provides the optimal wireless sensor network configuration that satisfies the required estimation accuracy with the longest lifetime. The proposed method is illustrated by designing the optimal wireless sensor network configuration of a cable-stayed bridge and a space truss.
Park, Soo-Chang;Lee, Eui-Sin;Park, Ho-Sung;Lee, Jeong-Cheol;Oh, Seung-Min;Jung, Ju-Hyun;Kim, Sang-Ha
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.34
no.12B
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pp.1359-1370
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2009
In wireless sensor networks, data dissemination is based on data-centric routing that well matches the publish/subscribe communication paradigm. The publish/subscribe paradigm requires decoupling properties: space, time, and synchronization decoupling. For large-scale applications, the three decoupling properties provide scalability and robust communication. However, existing data dissemination schemes for wireless sensor networks do not achieve full decoupling. Therefore, we propose a novel data dissemination scheme that fully accomplishes the three decoupling, called ARBIETER. ARBITER constructs an independent network structure as a logical software bus. Information interworking between publishers and subscribers is indirectly and asynchronously performed via the network structure. ARBITER also manages storage and mapping of queries and data on the structure because of supporting different time connection of publishers and subscribers. Our simulation proves ARBITER show better performance in terms of scalability, network robustness, data responsibility, mobility support, and energy efficiency.
Kim, Robin E.;Li, Jian;Spencer, Billie F. Jr;Nagayama, Tomonori;Mechitov, Kirill A.
Smart Structures and Systems
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v.18
no.5
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pp.885-909
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2016
Advances in low-cost wireless sensing have made instrumentation of large civil infrastructure systems with dense arrays of wireless sensors possible. A critical issue with regard to effective use of the information harvested from these sensors is synchronized sensing. Although a number of synchronization methods have been developed, most provide only clock synchronization. Synchronized sensing requires not only clock synchronization among wireless nodes, but also synchronization of the data. Existing synchronization protocols are generally limited to networks of modest size in which all sensor nodes are within a limited distance from a central base station. The scale of civil infrastructure is often too large to be covered by a single wireless sensor network. Multiple independent networks have been installed, and post-facto synchronization schemes have been developed and applied with some success. In this paper, we present a new approach to achieving synchronized sensing among multiple networks using the Pulse-Per-Second signals from low-cost GPS receivers. The method is implemented and verified on the Imote2 sensor platform using TinyOS to achieve $50{\mu}s$ synchronization accuracy of the measured data for multiple networks. These results demonstrate that the proposed approach is highly-scalable, realizing precise synchronized sensing that is necessary for effective structural health monitoring.
Sharma, Vikrant;Patel, R.B;Bhadauria, HS;Prasad, D
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.7
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pp.3213-3230
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2016
Sensor node (SN) is a crucial part in any remote monitoring system. It is a device designed to monitor the particular changes taking place in its environs. Wireless sensor network (WSN) is a system formed by the set of wirelessly connected SNs placed at different geographical locations within a target region. Precise placement of SNs is appreciated, as it affects the efficiency and effectiveness of any WSN. The manual placement of SNs is only feasible for small scale regions. The task of SN placement becomes tedious, when the size of a target region is extremely large and manually unreachable. In this research article, an automated mechanism for fast and precise deployment of SNs in a large scale target region has been proposed. It uses an assembly of rotating cannons to launch the SNs from a moving carrier helicopter. The entire system is synchronized such that the launched SNs accurately land on the pre-computed desired locations (DLs). Simulation results show that the proposed model offers a simple, time efficient and effective technique to place SNs in a large scale target region.
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.25
no.1
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pp.1-11
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2020
Wireless sensor networks consist of a large number of tiny sensor nodes which have limited battery life. In order to maximize the network life span, we propose an optimal transmission radius, R, for control messages. We analyze the transmission radius as a function of the energy consumption of cluster head nodes and the energy consumption of member nodes to find the optimal value of R. In simulations we apply our proposed optimization of transmission range to LEACH-based single-hop and multi-hop networks to show that our proposed scheme outperforms other existing routing algorithms in terms of network life span.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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