Mi, Zhenqiang;Yu, Ruochen;Yi, Xiangtian;Yang, Yang
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.12
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pp.4372-4388
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2014
Robotic sensor network (RSN) contains mobile sensors and robots providing feasible solution for many multi-agent applications. One of the most critical issues in RSN and its application is how to effectively assign tasks. This paper presents a novel connectivity preserving hybrid task allocation strategy to answer the question particularly for RSN. Firstly, we model the task allocation in RSN to distinguish the discovering and allocating processes. Secondly, a fully distributed simple Task-oriented Unoccupied Neighbor Algorithm, named TUNA, is developed to allocate tasks with only partial view of the network topology. A connectivity controller is finally developed and integrated into the strategy to guarantee the global connectivity of entire RSN, which is critical to most RSN applications. The correctness, efficiency and scalability of TUNA are proved with both theoretical analysis and experimental simulations. The evaluation results show that TUNA can effectively assign tasks to mobile robots with the requirements of only a few messages and small movements of mobile agents.
A trust-aware secure routing protocol (TSRP) for wireless sensor networks is proposed in this paper to defend against varieties of attacks. First, each node calculates the comprehensive trust values of its neighbors based on direct trust value, indirect trust value, volatilization factor, and residual energy to defend against black hole, selective forwarding, wormhole, hello flood, and sinkhole attacks. Second, any source node that needs to send data forwards a routing request packet to its neighbors in multi-path mode, and this continues until the sink at the end is reached. Finally, the sink finds the optimal path based on the path's comprehensive trust values, transmission distance, and hop count by analyzing the received packets. Simulation results show that TSRP has lower network latency, smaller packet loss rate, and lower average network energy consumption than ad hoc on-demand distance vector routing and trust based secure routing protocol.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.33
no.4B
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pp.207-214
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2008
Under future internet environment, wireless sensor networks will be used in a wide range of applications. A major problem for designing sensor protocol is developing the most energy efficient technique to monitor an area of interest for a long time since sensors have some constraints such as small and a limited energy level. In addition, data latency is often a critical issue since sensory data is transmitted via multi hop fashion and need to be delivered timely for taking an appropriate action. Our motivation for designing a data forwarding protocol is to minimize energy consumption while keeping data latency bound in wireless sensor networks. In this paper, we propose a data forwarding protocol that consists of wakeup scheduling and MAC protocols, the latter of which is designed to achieve load balancing. Simulation results show that the proposed framework provides more energy-efficient delivery than other protocol.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.26
no.4
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pp.218-236
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2023
This study attempted to analyze the environmental equity of fine dust(PM10) in Daegu using MGWR(Multi-scale Geographically Weighted Regression) and KT(Korea Telecom Corporation) sensor data. Existing national monitoring network data for measuring fine dust are collected at a small number of ground-based stations that are sparsely distributed in a large area. To complement these drawbacks, KT sensor data with a large number of IoT(Internet of Things) stations densely distributed were used in this study. The MGWR model was used to deal with spatial heterogeneity and multi-scale contextual effects in the spatial relationships between fine dust concentration and socioeconomic variables. Results indicate that there existed an environmental inequity by land value and foreigner ratio in the spatial distribution of fine dust in Daegu metropolitan city. Also, the MGWR model showed better the explanatory power than Ordinary Least Square(OLS) and Geographically Weighted Regression(GWR) models in explaining the spatial relationships between the concentration of fine dust and socioeconomic variables. This study demonstrated the potential of KT sensor data as a supplement to the existing national monitoring network data for measuring fine dust.
What are important in wireless sensor networks are reliable data transmission, energy efficiency of each node, and the maximization of network life through the distribution of load among the nodes. The present study proposed DSPR, a dynamic unique path routing machanism that considered these requirements in wireless sensor networks. In DSPR, data is transmitted through a dynamic unique path, which has the least cost calculated with the number of hops from each node to the sink, and the average remaining energy. At that time, each node monitors its transmission process and if a node detects route damage it changes the route dynamically, referring to the cost table, and by doing so, it enhances the reliability of the network and distributes energy consumption evenly among the nodes. In addition, when the network topology is changed, only the part related to the change is restructured dynamically instead of restructuring the entire network, and the life of the network is extended by inhibiting unnecessary energy consumption in each node as much as possible. In the results of our experiment, the proposed DSPR increased network life by minimizing energy consumption of the nodes and improved the reliability and energy efficiency of the network.
PEGASIS, a chain-based protocol, forms chains from sensor nodes so that each node transmits and receives from a neighbor. In this way, only one node (known as a HEAD) is selected from that chain to transmit to the sink. Although PEGASIS is able to balance the workload among all of the nodes by selecting the HEAD node in turn, a considerable amount of energy may be wasted when nodes which are far away from sink node act as the HEAD. In this study, DERP (Distance-based Energy-efficient Routing Protocol) is proposed to address this problem. DERP is a chain-based protocol that improves the greedy-algorithm in PEGASIS by taking into account the distance from the HEAD to the sink node. The main idea of DERP is to adopt a pre-HEAD (P-HD) to distribute the energy load evenly among sensor nodes. In addition, to scale DERP to a large network, it can be extended to a multi-hop clustering protocol by selecting a "relay node" according to the distance between the P-HD and SINK. Analysis and simulation studies of DERP show that it consumes up to 80% less energy, and has less of a transmission delay compared to PEGASIS.
The main goal of research concerning clustering protocols is to minimize the energy consumption of each node and maximize the network lifetime of wireless sensor networks. However, most existing clustering protocols mainly focused on the design and formation of clusters, leaving the consideration of communication between the cluster head and the sink behind. In this paper, we propose efficient multi path routing algorithm by using MAC-NET Cross-layering. multi path needed only one tiny packet from sink to setup. In addition proposed algorithm can be used for any cluster-based hierarchical inter-clustering routing algorithm. The simulation results demonstrate that proposed algorithm extended the overall survival time of the network by reducing the load of cluster heads. The performance of proposed algorithm is less affected by the extension of sensing field than other inter-clustering operation.
IoT technology that utilizes wireless body area networks (WBAN) and biosensors is an important field in the health industry to minimize resources and monitor patients. In order to integrate IoT and WBAN, a cooperative protocol that constitutes WBAN's limited sensor nodes and rapid routing for efficient data transmission is required. In this paper we propose an we propose an energy efficient and cooperative link energy-efficient routing strategy(LEERS) to solve the problems of redundant data transmission detection and limited network sensor lifetime extention. The proposed scheme considers the hop count node congestion level towards the residual energy sink and bandwidth and parameters. In addition, by determining the path cost function and providing effective multi-hop routing, it is shown that the existing method is improved in terms of residual energy and throughput
In wireless sensor networks, communication failure between sensor nodes causes continuous connection attempts, which results in a large power loss. In this paper, an appropriate distance between the CH(Cluster Head) node and the communicating sensor nodes is limited so that a group of clusters of appropriate size is formed on a two-dimensional plane. To equalize the cluster size, sensor nodes in the shortest distance communicate with each other to form member nodes, and clusters are formed by gathering nearby nodes. Based on the proposed cluster uniformity algorithm, the improvement rate of cluster uniformity is shown by simulation results. The proposed method can improve the cluster uniformity of the network by about 30%.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.8
no.2
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pp.223-227
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2010
In this paper, we present a QoS-aware MAC protocol (QA-MAC) for cluster based wireless sensor networks (WSNs). QA-MAC is a TDMA-based scheduling protocol that minimizes the energy consumption in multi-hop WSNs and provides Quality of Service (QoS). A dynamic scheduling algorithm according to the number of member nodes, node traffics, and traffic priorities is suggested. The selected cluster head allocates time slots for all member nodes in the first TDMA schedule period of each round. During the second schedule period in each round, the cluster head makes a schedule for all data transmission. The proposed QA-MAC (QoS-Aware MAC) could save energy, reduce transmission delay, and support QoS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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