Lee, Hong Seob;Yi, Jun Min;Kim, Jaeung;Noh, Dong Kun
Journal of KIISE
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v.42
no.11
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pp.1430-1440
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2015
In contrast with battery-based wireless sensor networks (WSNs), solar-powered WSNs can operate for a longtime assuming that there is no hardware fault. Meanwhile, a mobile sink can save the energy consumption of WSN, but its ineffective movement may incur so much energy waste of not only itself but also an entire network. To solve this problem, many approaches, in which a mobile sink visits only on clustering-head nodes, have been proposed. But, the clustering scheme also has its own problems such as energy imbalance and data instability. In this study, therefore, a cluster-based energy-aware data-sharing scheme (CE-DSS) is proposed to effectively support a mobile sink in a solar-powered WSN. By utilizing the redundant energy efficiently, CE-DSS shares the gathered data among cluster-heads, while minimizing the unexpected black-out time. The simulation results show that CE-DSS increases the data reliability as well as conserves the energy of the mobile sink.
Kim, Cheong-Ghil;Lee, Jun-Hwan;Park, Kyung-Lang;Kim, Shin-Dug
The KIPS Transactions:PartA
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v.15A
no.1
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pp.17-26
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2008
This paper proposes an efficient caching mechanism appropriate for the integrated RFID middleware which can integrate wireless sensor networks (WSNs) and RFID (radio frequency identification) systems. The operating environment of the integrated RFID middleware is expected to face the situations of a significant amount of data reading from RFID readers, constant stream data input from large numbers of autonomous sensor nodes, and queries from various applications to history data sensed before and stored in distributed storages. Consequently, an efficient middleware layer equipping with caching mechanism is inevitably necessary for low latency of request-response while processing both data stream from sensor networks and history data from distributed database. For this purpose, the proposed caching mechanism includes two optimization methods to reduce the overhead of data processing in RFID middleware based on the classical cache implementation polices. One is data stream cache (DSC) and the other is history data cache (HDC), according to the structure of data request. We conduct a number of simulation experiments under different parameters and the results show that the proposed caching mechanism contributes considerably to fast request-response times.
Using solar power in wireless sensor networks requires a different approach to energy optimization from networks with battery-based nodes. Solar energy is an inexhaustible supply which can potentially allow a system to run forever, but there are several issues to be considered such as the uncertainty of energy supply and the constraint of rechargeable battery capacity. In this paper, we present SolarSS: a reliable storage system for solar-powered sensor networks, which provides a set of functions, in separate layers, such as sensory data collection, replication to prevent failure-induced data loss, and storage balancing to prevent depletion-induced data loss. SolarSS adapts the level of layers activated dynamically depending on solar energy availability, and provides an efficient resource allocation and data distribution scheme to minimize data loss.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.11
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pp.5476-5496
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2016
Energy efficiency of resource-constrained wireless sensor networks is critical in applications such as real-time monitoring/surveillance. To improve the energy efficiency and reduce the energy consumption, the time series data can be compressed before transmission. However, most of the compression algorithms for time series data were developed only for single variate scenarios, while in practice there are often multiple sensor nodes in one application and the collected data is actually multivariate time series. In this paper, we propose to compress the time series data by the Lasso (least absolute shrinkage and selection operator) approximation. We show that, our approach can be naturally extended for compressing the multivariate time series data. Our extension is novel since it constructs an optimal projection of the original multivariates where the best energy efficiency can be realized. The two algorithms are named by ULasso (Univariate Lasso) and MLasso (Multivariate Lasso), for which we also provide practical guidance for parameter selection. Finally, empirically evaluation is implemented with several publicly available real-world data sets from different application domains. We quantify the algorithm performance by measuring the approximation error, compression ratio, and computation complexity. The results show that ULasso and MLasso are superior to or at least equivalent to compression performance of LTC and PLAMlis. Particularly, MLasso can significantly reduce the smooth multivariate time series data, without breaking the major trends and important changes of the sensor network system.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.6
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pp.1496-1521
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2012
Uncertainty is ubiquitous in target tracking wireless sensor networks due to environmental noise, randomness of target mobility and other factors. Sensing results are always unreliable. This paper considers unreliability as it occurs in wireless sensor networks and its impact on target-tracking accuracy. Firstly, we map intersection pairwise sensors' uncertain boundaries, which divides the monitor area into faces. Each face has a unique signature vector. For each target localization, a sampling vector is built after multiple grouping samplings determine whether the RSS (Received Signal Strength) for a pairwise nodes' is ordinal or flipped. A Fault-Tolerant Target-Tracking (FTTT) strategy is proposed, which transforms the tracking problem into a vector matching process that increases the tracking flexibility and accuracy while reducing the influence of in-the-filed factors. In addition, a heuristic matching algorithm is introduced to reduce the computational complexity. The fault tolerance of FTTT is also discussed. An extension of FTTT is then proposed by quantifying the pairwise uncertainty to further enhance robustness. Results show FTTT is more flexible, more robust and more accurate than parallel approaches.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.35
no.12B
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pp.1259-1266
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2010
M2M communication is considered as a key enabling technology to monitor the status of objects, vehicles, humans through auto-configuring wireless networks. In M2M network, there are active research activities to enhance the reliability on data while being collected from wireless sensor network. The reliability issue becomes more important as wireless sensor networks carry multimedia data, which is delay sensitive. The interference caused by the adjacent neighbor sensor nodes is a major factor in network performance degradation, which becomes more severe in multi-hop routing environment. In this paper, we propose inerfernce-free multipath routing protocol for M2M wireless network for enhancement of packet delay performance. The simulation results show that the proposed routing algorithm outperforms the existing routing protocols in terms of packet delay and throughput.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.42
no.1
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pp.50-63
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2017
In the wireless sensor networks, a sensor node has limited resources such as battery or memory. Hence, the routing protocol used in the wireless sensor networks is required efficient use of resources. In this paper, the VAP(Virtual Address Protocol), ensures the shortest transmission path for data transmission between the sink node and sensor node, is proposed. The VAP is assigned each node virtual address and sub address related with its neighboring nodes. The shortest transmission path to the destination node will be choose by comparing to each other address of its neighboring node. The comparison with other existing routing protocol shows that transmission path and usage of memory resource are minimized. Also transmission delay time of data was reduced.
A low-cost wireless sensor network (WSN) solution with highly expandable super and simple nodes was developed. The super node was designed as a sensing unit as well as a receiving terminal with low energy consumption. The simple node was designed to serve as a cheaper alternative for large-scale deployment. A 12-bit ADC inputs and DAC outputs were reserved for sensor boards to ease the sensing integration. Vibration and thermal field tests of the Chi-Lu Bridge were conducted to evaluate the WSN's performance. Integral acceleration, temperature and tilt sensing modules were constructed to simplify the task of long-term environmental monitoring on this bridge, while a star topology was used to avoid collisions and reduce power consumption. We showed that, given sufficient power and additional power amplifier, the WSN can successfully be active for more than 7 days and satisfy the half bridge 120-meter transmission requirement. The time and frequency responses of cables shocked by external force and temperature variations around cables in one day were recorded and analyzed. Finally, guidelines on power characterization of the WSN platform and selection of acceleration sensors for structural health monitoring applications were given.
The energy consumption problem in wireless sensor networks is investigated. The problem is to expend as little energy as possible receiving and transmitting data, because of constrained battery. In this paper, in order to extend the lifetime of the network, we proposed a location-based clustering algorithm for wireless sensor network with skewed-topology. The proposed algorithm is to deploy multiple child nodes at the sink to avoid bottleneck near the sink and to save energy. Proposed algorithm can reduce control traffic overhead by creating a dynamic cluster. We have evaluated the performance of our clustering algorithm through an analysis and a simulation. We compare our algorithm's performance to the best known centralized algorithm, and demonstrate that it achieves a good performance in terms of the life time.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.20
no.4
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pp.51-57
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2020
WSN is a wirelessly configured network of sensor nodes with limited power such as batteries. If the sensor node's battery is exhausted, the node is no longer available. Therefore, if the network is to be used for a long time, energy consumption should be minimized. There are many Wireless Sensor Network Protocols to improve energy efficiency, including Cluster-based and chain-based Protocols. This paper seeks to examine the performance evaluation of routing protocols studied separately for the improvement of performance in wireless sensor network. The criteria for comparison were selected as the LEACH protocol, a representative hierarchical routing protocol, and the comparison targets considered CHEF and FLCFP and LEACH-DFL routing protocols with Fuzzy Logic. Various criteria for performance comparison were presented in this paper, and the performance was compared through simulation of each protocol. The purpose is to present a reference point for comparing the performance of other protocols through the performance comparison of CHEF, FLCFP, and LEACH-DFL, protocols with LEACH and Fuzzy Logic, and to provide additional design methods for improving the performance of protocols.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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