KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.5
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pp.1618-1637
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2014
Clustering wireless sensor network is an efficient way to reduce the energy consumption of individual nodes in a cluster. In clustering, multihop routing techniques increase the load of the Cluster head near the sink. This unbalanced load on the Cluster head increases its energy consumption, thereby Cluster heads die faster and create an energy hole problem. In this paper, we propose an Energy Balancing Cluster Head (EBCH) in wireless sensor network. At First, we balance the intra cluster load among the cluster heads, which results in nonuniform distribution of nodes over an unequal cluster size. The load received by the Cluster head in the cluster distributes their traffic towards direct and multihop transmission based on the load distribution ratio. Also, we balance the energy consumption among the cluster heads to design an optimum load distribution ratio. Simulation result shows that this approach guarantees to increase the network lifetime, thereby balancing cluster head energy.
VRP(Vehicle Routing Problem) is studied in this paper, where two different kinds of missions are to be completed. The objective is to minimize the total vehicle operating distance. A mixed integer programming formulation and a heuristic algorithm for a practical use are suggested. A heuristic algorithm consists of three phases such as clustering, constructing routes, and adjustment. In the first phase, customers are clustered so that the supply nodes are grouped with demand nodes to be served by the same vehicle. Vehicle routes are generated within the cluster in the second phase. Clusters and routes are adjusted in the third phase using the UF (unfitness) rule designed to determine the customers and the routes to be moved properly. It is shown that the suggested heuristic algorithm yields good performances within a relatively short computational time through computational experiment.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.4
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pp.2370-2375
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2014
Wireless sensor networks (WSNs) have a big potential for distributed sensing for large geographical area. The improvement of the lifetime of WSNs is the important research topic because it is considered to be difficult to change batteries of sensor nodes. Clustering communication protocols are energy-efficient because each sensor node can send its packet to the cluster head near from itself rather than the sink far from itself. In this paper, we present an energy-efficient clustering communication protocol, which chooses cluster heads based on the expected residual lifetime of each sensor node. Simulation results show that our proposed scheme increases average lifetimes of sensor nodes as much as 20% to 30% in terms of the traffic quantity and as much as 30% to 40% in terms of the scalability compared to the existing clustering communication protocol, LEACH.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.16
no.12
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pp.2800-2807
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2012
An ad-hoc wireless network provides self-organizing data networking while they are routing of packets among themselves. Typically multi-hop and control packets overhead affects the change of route of transmission. There are numerous routing protocols have been developed for ad hoc wireless networks as the size of the network scale. Hence the scalable routing protocol would be needed for energy efficient various network routing environment conditions. The number of depth or layer of hierarchical clustering nodes are analyzed the different clustering structure with topology in this paper. To estimate the energy efficient number of cluster layer and energy dissipation are studied based on distributed homogeneous spatial Poisson process with context-awareness nodes condition. The simulation results show that CACHE-R could be conserved the energy of node under the setting the optimal layer given parameters.
Since there are various networks and heterogeneity of nodes in Internet, the existing load-sharing algorithms are hardly adapted for use in Internet-based clustering systems. Therefore, in Internet-based clustering systems, a load-sharing algorithm must consider various conditions such as heterogeneity of nodes, characteristics of a network and imbalance of load, and so on. This paper has proposed an expanded-WF algorithm which is based on a WF (Weighted Factoring) algorithm for load-sharing in Internet-based clustering systems. The proposed algorithm uses an adaptive granularity strategy for load-sharing and duplicate execution of partial job for fault-tolerance. For the simulation, the to matrix multiplication using PVM is performed on the heterogeneous clustering environment which consists of two different networks. Compared to other algorithms such as Send, GSS and Weighted Factoring, the proposed algorithm results in an improvement of performance by 55%, 63% and 20%, respectively. Also, this paper shows that It can process the fault-tolerance.
Constructing a k-nearest neighbor (k-NN) graph is a primitive operation in the field of recommender systems, information retrieval, data mining and machine learning. Although there have been many algorithms proposed for constructing a k-NN graph, either the existing approaches cannot be used for various types of similarity measures, or the performance of the approaches is decreased as the number of nodes or dimensions increases. In this paper, we present a novel algorithm for k-NN graph construction based on "balanced" canopy clustering. The experimental results show that irrespective of the number of nodes or dimensions, our algorithm is at least five times faster than the brute-force approach while retaining an accuracy of approximately 92%.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.4
no.12
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pp.409-414
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2015
The energy conservation is the most important subject for long run operation of the sensor nodes with limited power resources. Clustering is one of most energy efficient technique to grouped the sensor nodes into distinct cluster. But, in a cluster based WSN, CHs and gateways bear an extra work load to send the processed data to the sink. The inappropriate cluster formation may cause gateways overloaded and may increase latency in communication. In this paper, we propose a novel load balanced clustering model for improving energy efficiency and giving a guarantee of long network lifetime. We show the result of performance measurement experiments that designs using a branch and bound algorithm and a multi-start local search algorithm to compare with the existing load balanced clustering model.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.32
no.6B
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pp.342-349
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2007
Clustering protocol of Wireless sensor networks(WSNs) not only reducing the volume of inter-node communication by the nodes's data aggreation but also extending the nodes's sleep times by cluster head's TDMA-schedule coordination. In order to extend network lifetime of WSNs, we propose ECS algorithm to select cluster-head using three variables. It consists of initial and current energy of nodes, round information and total numbers which have been selected as cluster head until current round.
Self-Oranizing Map(SOM) is an unsupervised neural network providing cluster analysis of high dimensional input data. The output from the SOM is represented in map that help us to explore data. The weak point of conventional SOM is when the map is large, it take a long time to train the data. The computing time is known to be O(MN) for trainning to find the winning node (M,N are the number of nodes in width and height of the map). This paper presents a new method to reduce the computing time by creating new map. Each node in a new map is the centroid of nodes' group that are in the original map. After create a new map, we find the winning node of this map, then find the winning node in original map only in nodes that are represented by the winning node from the new map. This new method is called "High Speed Self-Oranizing Map"(HS-SOM). Our experiment use HS-SOM to cluster documents and compare with SOM. The results from the experiment shows that HS-SOM can reduce computing time by 30%-50% over conventional SOM.
Since sensor networks consist of sensor nodes with limited energy resources, so efficient energy use of sensor nodes is very important in the design of sensor networks. Sensor nodes consume a lot of energy for data transmission. Clustering technique is used to efficiently use energy in data transmission. Recently, mobile sink techniques have been proposed to reduce the energy load concentrated on the cluster header near a sink node. The CMS(Cluster-based Mobile sink) technique minimizes the generation of control messages by creating a data transmission path while creating clusters, and supports the inter-cluster one-hop transmission. But, there is a case where there is no connectivity between neighbor clusters, it causes a problem of having a long hop data transmission path regardless of local distance. In this paper, we propose a SCBC(Strong connection balancing cluster) to support the path of the minimum number of hops. The proposed scheme minimizes the number of hops in the data transmission path and supports efficient use of energy in the cluster header. This also minimizes a number of hops in data transmission paths even when the sink moves and establishes a new path, and it supports the effect of extending the life cycle of the entire sensor network.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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