In the environment with multiple heterogeneous wireless sensor networks with a single point of sensed data collection or a gateway (GW), relay points (RPs) may be required for the energy efficient delivery of sensed data from static or mobile sinks to the GW. The optimal placement of RPs becomes an even more difficult problem if static sinks are dynamically added or the trajectory of mobile sinks can not be known in advance. In order to resolve this problem, we propose a mechanism to deploy RPs in a grid pattern and to use the tree-based relaying network for reducing the cost of the RP and for reducing the control overhead incurred by the route setup from sinks to the GW. For the performance evaluation of our proposed mechanism, we have carried out a numerical analysis on a single route setup from a sink to the GW and, for more general performance evaluations, ns-2 based simulations have been carried out. According to the performance evaluation results, our tree-based relaying network mechanism outperforms that based on AODV in terms of the data delivery time, the network service time and the control overhead.
Chun Eunmi;Doh Inshil;Oh Hayoung;Park Soyoung;Lee Jooyoung;Chae Kijoon;Lee Sang-Ho;Nah Jaehoon
The KIPS Transactions:PartC
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v.12C
no.4
s.100
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pp.473-480
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2005
We can obtain useful information by deploying large scale sensor networks in various situations. Security is also a major concern in sensor networks, and we need to establish pairwise keys between sensor nodes for secure communication. In this paper, we propose new pairwise key establishment mechanism based on clustering and polynomial sharing. In the mechanism, we divide the network field into clusters, and based on the polynomial-based key distribution mechanism we create bivariate Polynomials and assign unique polynomial to each cluster. Each pair of sensor nodes located in the same cluster can compute their own pairwise keys through assigned polynomial shares from the same polynomial. Also, in our proposed scheme, sensors, which are in each other's transmission range and located in different clusters, can establish path key through their clusterheads. However, path key establishment can increase the network overhead. The number of the path keys and tine for path key establishment of our scheme depend on the number of sensors, cluster size, sensor density and sensor transmission range. The simulation result indicates that these schemes can achieve better performance if suitable conditions are met.
This paper presents a regionalized time slotted channel hopping (TSCH) slotframe-based aerial data collection using wake-up radio. The proposed scheme aims to minimize the delay and energy consumption when an unmanned aerial vehicle (UAV) collects data from sensor devices in the large-scale service area. To this end, the proposed scheme divides the service area into multiple regions, and determines the TSCH slotframe length for each region according to the number of cells required by sensor devices in each region. Then, it allocates the cells dedicated for data transmission to the TSCH slotframe using the ID of each sensor device. For energy-efficient data collection, the sensor devices use a wake-up radio. Specifically, the sensor devices use a wake-up radio to activate a network interface only in the cells allocated for beacon reception and data transmission. The simulation results showed that the proposed scheme exhibited better performance in terms of delay and energy consumption compared to the existing scheme.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.46
no.4
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pp.28-38
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2009
In this study, a remote air quality monitoring system for underground spaces was developed by using NDIR-based CO$_2$ sensor. And the remote monitoring system based on wireless sensor networks was installed practically on the subway station platform. More than 6.5 million citizens commutate everyday by the Seoul subway transportation that is the most typical public transportation. They concern about air quality with increasing interest on public health or many workers in subway stations or underground shopping centers. Recently, the Korean Ministry of Environment has operated the air quality monitoring system in some subway stations for testing phase. However, it showed many defects which are large-scale, high-cost and maintenance of precision sensors imported from abroad. Therefore this research includes the reliability test and a theoretical study about the inexpensive commercialized CO$_2$ sensor for reliable measurement of air quality which changes rapidly by the surrounding environments. And then we develop the wireless sensor nodes and the gateway applied for remote air quality monitoring. In addition, web server program was realized to manage air quality in the subway platform. This result will be valuable for a basic research for air quality management in underground spaces for future study.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.17
no.8
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pp.1926-1933
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2013
Many localization algorithms have been proposed for Wireless Sensor Networks (WSNs). The IEEE 802.15.4a-based location-aware-system can provide precise ranging distance between two mobile nodes. The mobile nodes can obtain their exact locations by using accurate ranging distances. However, the indoor environments contain various obstacles which cause non-line-of-sight (NLOS) conditions. In NLOS condition, the IEEE 802.15.4a-based location-aware system has a large scale location error. To solve the problem, we propose location error compensation in indoor environment by using MST-based topology control. Experimental and simulation results show that the proposed algorithm improves location accuracy in NLOS conditions.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.41
no.11
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pp.1589-1597
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2016
In this paper, we propose a system in a large-scale environment, such as desert and ocean, that can reduce the overall transmission power consumption in mobile sensor network. It is known that the transmission power consumption in wireless sensor network is proportional to the square of transmission distance. Therefore, if the locations of mobile sensors are far from the sink node, the power consumption required for data transmission increases, leading to shortened operating time of the sensors. Hence, in this paper, we propose a system that can reduce the power consumption by allowing to transmit data only if the transmission range of the sensors is within a predetermined distance. Moreover, the energy efficiency of the overall sensor network can even be improved by reducing the number of data transmissions at the sink node to gateway based on compressed sensing. The proposed system is actually implemented using Arduino and Raspberry Pi and it is confirmed that source data can be approximately decoded even when the gateway received encoded data fewer than the required number of data from the sink node. The performance of the proposed system is analyzed in theory.
Wireless smart sensor networks (WSSNs) have been proposed by a number of researchers to evaluate the current condition of civil infrastructure, offering improved understanding of dynamic response through dense instrumentation. As focus moves from laboratory testing to full-scale implementation, the need for multi-hop communication to address issues associated with the large size of civil infrastructure and their limited radio power has become apparent. Multi-hop communication protocols allow sensors to cooperate to reliably deliver data between nodes outside of direct communication range. However, application specific requirements, such as high sampling rates, vast amounts of data to be collected, precise internodal synchronization, and reliable communication, are quite challenging to achieve with generic multi-hop communication protocols. This paper proposes two complementary reliable multi-hop communication solutions for monitoring of civil infrastructure. In the first approach, termed herein General Purpose Multi-hop (GPMH), the wide variety of communication patterns involved in structural health monitoring, particularly in decentralized implementations, are acknowledged to develop a flexible and adaptable any-to-any communication protocol. In the second approach, termed herein Single-Sink Multi-hop (SSMH), an efficient many-to-one protocol utilizing all available RF channels is designed to minimize the time required to collect the large amounts of data generated by dense arrays of sensor nodes. Both protocols adopt the Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV) routing protocol, which provides any-to-any routing and multi-cast capability, and supports a broad range of communication patterns. The proposed implementations refine the routing metric by considering the stability of links, exclude functionality unnecessary in mostly-static WSSNs, and integrate a reliable communication layer with the AODV protocol. These customizations have resulted in robust realizations of multi-hop reliable communication that meet the demands of structural health monitoring.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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