Sensors have limited resources in sensor networks, so efficient use of energy is important. Representative clustering methods, LEACH, LEACHC, TEEN generally use direct transmission methods from cluster headers to the sink node to pass collected data. However, the communication distance of the sensor nodes at low cost and at low power is not long, it requires a data transfer through the multi-hop to transmit data to the sink node. In the existing cluster-based sensor network studies, cluster process and route selection process are performed separately in order to configure the routing path to the sink node. In this paper, in order to use the energy of the sensor nodes that have limited resources efficiently, a cluster-based multi-hop routing protocol which merges the clustering process and routing process is proposed. And the proposed method complements the problem of uneven cluster creation that may occur in probabilistic cluster methods and increases the energy efficiency of whole sensor nodes.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.35
no.3A
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pp.287-295
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2010
In wireless sensor networks(WSNs), the studies that support sink mobility without global position information exploit a Backbone-based Virtual Infrastructure (BVI) which considers one-hop clusters and a backbone-based tree. Since the clusters of a sink and a source node are connected via flooding into the infrastructure, it causes high routing cost. Although the network could reduce the number of clusters via multi-level clusters, if the source nodes exist at nearest clusters from the cluster attached by the sink and they are in different branches of the tree, the data should be delivered via detour paths on the tree. Therefore, to reduce the number of clusters, we propose a novel multi-hop cluster based communication protocol supporting sink mobility without global position information. We exploit a rendezvous cluster head for sink location service and data dissemination but the proposed protocol effectively reduces data detour via comparing cluster hops from the source. Simulation shows that the proposed protocol is superior to the existing protocols in terms of the data delivery hop counts.
Many of the recent performance evaluation of clustering schemes in wireless sensor networks considered one sink node operation and fixed sink node location without mentioning about any network application requirements. However, application environments have variable requirements about their networks. In addition, network performance is sufficiently influenced by different sink node location scenarios in multi-hop based network. We also know that sink location can influence to the sensor network performance evaluation because of changed multipath of sensor nodes and changed overload spots in multipath based wireless sensor network environment. Thus, the performance evaluation results are hard to trust because sensor network is easily changed their network connection through their routing algorithms. Therefore, we suggest that these schemes need to evaluate with different sink node location scenarios to show fair evaluation result. Under the results of that, network performance evaluation results are acknowledged by researchers. In this paper, we measured several clustering scheme's performance variations in accordance with various types of sink node location scenarios. As a result, in the case of the clustering scheme that did not consider various types of sink location scenarios, fair evaluation cannot be expected.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.5
no.11
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pp.2052-2067
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2011
Complementary trees are two spanning trees rooted at the sink node satisfying that any source node's two paths to the sink node on the two trees are node-disjoint. Complementary trees routing strategy is a special node-disjoint multi-path routing approach. Several complementary trees routing algorithms have been proposed, in which path discovery methods based on depth first search (DFS) or Dijkstra's algorithm are used to find a path for augmentation in each round of path augmentation step. In this paper, a novel path discovery method based on multi-tree-growing (MTG) is presented for the first time to our knowledge. Based on this path discovery method, a complementary trees routing algorithm is developed with objectives of low average path length on both spanning trees and low complexity. Measures are employed in our complementary trees routing algorithm to add a path with nodes near to the sink node in each round of path augmentation step. The simulation results demonstrate that our complementary trees routing algorithm can achieve low average path length on both spanning trees with low running time, suitable for wireless sensor networks in industrial scenarios.
The multi-hop wireless sensor network (WSN) suffers from energy limitation and eavesdropping attacks. We propose a simple and energy-efficient convergecast mechanism using inter-flow random linear network coding that can provide confidentiality to the multi-hop WSN. Our scheme consists of two steps, constructing a logical tree of sensor nodes rooted at the sink node, with using the Bloom filter, and transmitting sensory data encoded by sensor nodes along the logical tree upward to the sink where the encoded data are decoded according to our proposed multi-hop network coding (MHNC) mechanism. We conducted simulations using OMNET++ CASTALIA-3.3 framework and validated that MHNC outperforms the conventional mechanism in terms of packet delivery ratio, data delivery time and energy efficiency.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.10
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pp.4738-4753
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2018
Efficient rendezvous node selection and routing algorithm (RNSRA) for wireless sensor networks with mobile sink that visits rendezvous node to gather data from sensor nodes is proposed. In order to plan an optimal moving tour for mobile sink and avoid energy hole problem, we develop the RNSRA to find optimal rendezvous nodes (RN) for the mobile sink to visit. The RNSRA can select the set of RNs to act as store points for the mobile sink, and search for the optimal multi-hop path between source nodes and rendezvous node, so that the rendezvous node could gather information from sensor nodes periodically. Fitness function with several factors is calculated to find suitable RNs from sensor nodes, and the artificial bee colony optimization algorithm (ABC) is used to optimize the selection of optimal multi-hop path, in order to forward data to the nearest RN. Therefore the energy consumption of sensor nodes is minimized and balanced. Our method is validated by extensive simulations and illustrates the novel capability for maintaining the network robustness against sink moving problem, the results show that the RNSRA could reduce energy consumption by 6% and increase network lifetime by 5% as comparing with several existing algorithms.
A lot of researches have been done to improve the energy efficiency of Wireless Sensor Networks. But all the current researches are based on the idea of direct communication between cluster head and sink node. Previous results assume that node can intelligently regulate signal energy according to the distance between nodes. It is difficult to implement algorithms based on this assumption. We present a multi-level routing algorithm from the sink node to all other nodes which have fixed radio wave radius. We also show the energy saving efficiency and the implementation in real WSN using the simulation result.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.40
no.12
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pp.2450-2460
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2015
Recently, as interest in IoT (Internet of Things) increase, research and standardization of a new protocol which reflects the characteristics of IoT has progressed. Among them, RPL(IPv6 for Low-Power Lossy Network) is a standardized routing protocol for IoT. RPL utilizes DIO (DODAG Information Object) messages which is flooded from the sink node to the whole network for path establish and maintenance. However, in large scale networks, not only a long time is required to propagate the DIO message to the whole networks but also a bottleneck effect around the sink node is occurred. Multi-sink based approaches which take advantage of reducing routing overhead and bottleneck effect are widely used to solve these problems. In this paper, we define 'unnecessary path update problems' that may arise when applying the RPL protocol to the multi sink based IoT networks and propose two methods namely Routing Metric based Path Update Decision method and Immediate Successor based Path Update Decision method for selective routing update.
Many sensor network applications have been developed for smart home, disaster management, and a wide range of other applications. These applications, however, generally assume a fixed base station as well as fixed sensor nodes. Previous research on sensor networks mainly focused on efficient transmission of data from sensors to fixed sink nodes. Recently there has been active research on mobile sink nodes, sink mobility is one of the most comprehensive trends for information gathering in sensor networks, but the research of an environment where both fixed sink nodes and mobile sinks are present at the same time is rather scarce. This paper proposes a scheme for context-aware by ubiquitous devices with the sink functionality added through fixed sinks under a previously-built, cluster-based multi-hop sensor network environment. To this end, clustering of mobile devices were done based on the fixed sinks of a previously-built sensor network, and by using appropriate fixed sinks, context gathering was made possible. By mathematical comparison with TTDD routing protocol, which was proposed for mobile sinks, it was confirmed that performance increases by average 50% in energy with the number of mobile sinks, and with the number of movements by mobile devices.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.21
no.6
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pp.77-81
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2016
This paper deals with the optimization problem that decides the routing of connection between multi-source and multi-sink. For this problem, there is only in used the mathematical approach as linear programming (LP) software package and has been unknown the polynomial time algorithm. In this paper we suggest the heuristic algorithm with $O(mn)^2$ time complexity to solve the optimal solution for this problem. This paper suggests the simple method that assigns the possible call flow quantity to augmenting path of ($s_i,t_i$) city pair satisfied with demand of ($s_i,t_i$). The proposed algorithm can be get the same optimal solution as LP for experimental data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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