KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.10
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pp.3834-3857
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2021
The design of cluster-based routing protocols is necessary for Wireless Sensor Networks (WSN). But, due to the lack of features, the traditional methods face issues, especially on unbalanced energy consumption of routing protocol. This work focuses on enhancing the security and energy efficiency of the system by proposing Energy Efficient Based Secure Routing Protocol (EESRP) which integrates trust management, optimization algorithm and key management. Initially, the locations of the deployed nodes are calculated along with their trust values. Here, packet transfer is maintained securely by compiling a Digital Signature Algorithm (DSA) and Elliptic Curve Cryptography (ECC) approach. Finally, trust, key, location and energy parameters are incorporated in Particle Swarm Optimization (PSO) and meta-heuristic based Harmony Search (HS) method to find the secure shortest path. Our results show that the energy consumption of the proposed approach is 1.06mJ during the transmission mode, and 8.69 mJ during the receive mode which is lower than the existing approaches. The average throughput and the average PDR for the attacks are also high with 72 and 62.5 respectively. The significance of the research is its ability to improve the performance metrics of existing work by combining the advantages of different approaches. After simulating the model, the results have been validated with conventional methods with respect to the number of live nodes, energy efficiency, network lifetime, packet loss rate, scalability, and energy consumption of routing protocol.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.17
no.6
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pp.1129-1136
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2022
This study leads to the shortcoming that the RSSI distance measurement method is easily affected by the external environment and the position error is large, leading to the problem of optimizing the distance values measured by the RSSI distance measurement nodes in this three-dimensional configuration environment. We proposed the CA-PSO-BP algorithm, which is an improved version of the CA-PSO algorithm. The proposed algorithm allows setting unknown nodes in WSN 3D space. In addition, since CA-PSO was applied to the BP neural network, it was possible to shorten the learning time of the BP network and improve the convergence speed of the algorithm through learning. Through the algorithm proposed in this study, it was proved that the precision of the network location can be increased significantly (15%), and significant results were obtained.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.47
no.2
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pp.54-64
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2010
Localization is the most important feature in the sensor network environment because it is a basic element enabling people and things to aware the circumference environment. Existing localization methods can be categorized as either range-based or range-free. While range-based is known to be not suitable because of the irregularity of radio propagation and the additional device requirement. range-free is much appropriated for the resource constrained sensor network because it can actively locate by means of the communication radio. But its location accuracy is just depended on the density of circumference nodes; it is very low in low-density sensor network environment. This paper proposes a mobile object tracking method, named DRTS(Distributed Range-hybrid Tracking Scheme), with combining range-based and range-free. It is optimally making use of the location, communication range, and received signal strength from circumference nodes. Especially, it can greatly improve the mobile tracking accuracy by adapting a new prediction method, named EGP(Estimative Gird Points) into the proposed location estimation method. The simulation results show that our method outperforms the other localization and tracking methods in the tracking accuracy point of view.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2010.10a
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pp.497-500
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2010
Wireless sensor network is the system for data collection and data process between many nodes. For this work, Synchronization of operation execution and ordering many events are needed. Reference the external time information is the most accurate way to have same time information for all nodes but it's hard to apply these to sensor network. So there are many study of time synchronization there are many error occurred when the time synchronization is executed in the sensor network and minimizing these errors is important. In this paper, we propose how to minimize errors using several time stamp information exchanging when the network is initialized. When the big difference is occurred between receive time and send time in the node communication(cause of traffic overhead and etc), it shows big error of time correction and transfer delay time. but it's hard to detect these errors when it exchanges time stamp information just one time. so we try to reduce these errors using the median value of transfer delay and time correction value with many times of time stamp information exchange.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.23
no.6
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pp.558-564
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2013
Wireless sensor networks (WSNs) contain limited energy resources and are left in open environments. Since these sensor nodes are self-operated, attacks such as sinkhole attacks are possible as they can be compromised by an adversary. The sinkhole attack may cause to change initially constructed routing paths, and capture of significant information at the compromised node. A localized encryption and authentication protocol (LEAP) has been proposed to authenticate packets and node states by using four types of keys against the sinkhole attack. Even though this novel approach can securely transmits the packets to a base station, the packets are forwarded along the constructed paths without checking the next hop node states. In this paper, we propose the next hop node selection method to cater this problem. Our proposed method evaluates the next hop node considering three factors (i.e., remaining energy level, number of shared keys, and number of filtered false packets). When the suitability criterion for next hop node selection is satisfied against a fix threshold value, the packet is forwarded to the next hop node. We aim to enhance energy efficiency and a detour of attacked areas to be effectively selected Experimental results demonstrate validity of the proposed method with up to 6% energy saving against the sinkhole attack as compared to the LEAP.
Kim, Hong-Kyu;Moon, Seung-Jin;Lee, Jong-Dae;Choi, Sun-O
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.38C
no.7
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pp.573-586
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2013
Recently, the research, utilizing bio and environment sensors in agricultural and cattle industries, are drawing attention among the various IT convergence technologies. Among such research IT convergence techniques which aim to improve the quality of cattle industry management are necessary in particular. Real-time monitoring of the cattles health condition, identification of the cause of the diseases and timely response to such epidemic based on IT convergence techniques are among them. In order to achieve the better management of cattle industry, we propose a cattles management system which based on various bio environment sensors and wireless network technologies. The system consists of wireless environmental sensor data acquisition nodes, sensor data processing nodes, the gateway and the server. The proposed system is able to actively monitor the cattle field, to respond quickly in the case of massive cattle diseases and to control the environment of the cattle fields. We believe the proposed system will demonstrate the successful application of IT technologies to an applied field such as farming industries because of real-time crisis management capability in case of epidemic and optimal management of cattle industry.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.40
no.10
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pp.2026-2034
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2015
Wireless sensor networks (WSNs) consist of a lot of sensor nodes having limited transmission range. So multi-hop transmission is used for communication among nodes but the multi-hop transmission degrade the end-to-end reliability. Multipath routing and opportunistic routing are typical approaches for guaranteeing end-to-end reliability in WSNs. The existing protocols improve the reliability effectively in small networks but they suffer from rapid performance degradation in large networks. In this paper, we propose the opportunistic multipath routing protocol for guaranteeing end-to-end reliability in large WSNs. Applying multipath routing and opportunistic routing simultaneously is very hard because their conflicting routing features. The proposed protocol applies these approaches simultaneously by section-based routing thereby enhancing end-to-end reliability. Additionally, the proposed protocol guarantees required reliability by the concept of section reliability. The section reliability over a certain level might satisfy required end-to-end reliability. Our simulation results show that the proposed protocol is more suitable for guaranteeing reliability than existing protocols in large-scale WSNs.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.48
no.5
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pp.107-116
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2011
In this paper, a traffic adaptive sleep based medium access control (TAS-MAC) protocol for wireless sensor networks (WSNs) is proposed. The protocol aims for WSNs which consist of clustered sensor nodes and is based on TDMA-like schema. It is a typical schedule based mechanism which is adopted in previous protocols such as LEACH and Bit-Map Assisted MAC. The proposed MAC, however, considers unexpected long silent period in which sensor nodes have no data input and events do not happen in monitoring environment. With the simple traffic measurement, the TAS-MAC eliminates scheduling phases consuming energy in previous centralized approaches. A frame structure of the protocol includes three periods, investigation (I), transmission (T), and sleep-period (S). Through the I-period, TAS-MAC aggregates current traffic information from each end node and dynamically decide the length of sleep period to avoid energy waste in long silent period. In spite of the energy efficiency of this approach, the delay of data might increase. Thus, we propose an advanced version of TAS-MAC as well, each node in cluster sends one or more data packets to cluster head during the T-period of a frame. Through simulation, the performance in terms of energy consumption and transmission delay is evaluated. By comparing to BMA-MAC, the results indicate the proposed protocol is more energy efficient with tolerable expense in latency, especially in variable traffic situation.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.14
no.5
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pp.1311-1321
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2010
Sensor network is used to obtain sensing data in various area. The interval to sense the events depends on the type of target application and the amounts of data generated by sensor nodes are not constant. Many applications exploit long sensing interval to enhance the life time of network but there are specific applications that requires very short interval to obtain fine-grained, high-precision sensing data. If the number of nodes in the network is increased and the interval to sense data is shortened, the amounts of generated data are greatly increased and this leads to increased amount of packets to transfer to the network. To transfer large amount of packets fast, it is necessary that the delay between successive packet transmissions should be minimized as possible. In this paper, we propose SET(SendDoneEventbasedTransmission Technique)which reduces the delay between successive packet transmissions by using SendDone Event which informs that a packet transmission has been completed. In SET, the delay between successive packet transmissions is shortened very much since the transmission of next packet starts at the time when the transmission of previous packet has completed, irrespective of the transmission time. Therefore SET could provide high packet transmission rate given large amount of packets.
As the growth of ubiquitous services, various types of ad hoc networks have emerged. In particular, wireless sensor networks (WSN) and mobile ad hoc networks (MANET) are widely known ad hoc networks, but there are also other kinds of wireless ad hoc networks in which the characteristics of the aforementioned two network types are mixed together. This paper proposes a variant of the Low Energy Adaptive Cluster Hierarchy (LEACH) routing protocol modified to be suitable in such a combined network environment. That is, the proposed routing protocol provides node detection and route discovery/maintenance in a network with a large number of mobile sensor nodes, while preserving node mobility, network connectivity, and energy efficiency. The proposed routing protocol is implemented with a multi-hop multi-path algorithm, a topology reconfiguration technique using node movement estimation and vibration sensors, and an efficient path selection and data transmission technique for a great many moving nodes. In the experiments, the performance of the proposed protocol is demonstrated by comparing it to the conventional LEACH protocol.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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