Sun, Ke;Zhang, Wei;Ding, Huaping;Kim, Robin E.;Spencer, Billie F. Jr.
Smart Structures and Systems
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v.19
no.1
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pp.1-10
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2017
The operation of subway trains induces secondary structure-borne vibrations in the nearby underground spaces. The vibration, along with the associated noise, can cause annoyance and adverse physical, physiological, and psychological effects on humans in dense urban environments. Traditional tethered instruments restrict the rapid measurement and assessment on such vibration effect. This paper presents a novel approach for Wireless Smart Sensor (WSS)-based autonomous evaluation system for the subway train-induced vibrations. The system was implemented on a MEMSIC's Imote2 platform, using a SHM-H high-sensitivity accelerometer board stacked on top. A new embedded application VibrationLevelCalculation, which determines the International Organization for Standardization defined weighted acceleration level, was added into the Illinois Structural Health Monitoring Project Service Toolsuite. The system was verified in a large underground space, where a nearby subway station is a good source of ground excitation caused by the running subway trains. Using an on-board processor, each sensor calculated the distribution of vibration levels within the testing zone, and sent the distribution of vibration level by radio to display it on the central server. Also, the raw time-histories and frequency spectrum were retrieved from the WSS leaf nodes. Subsequently, spectral vibration levels in the one-third octave band, characterizing the vibrating influence of different frequency components on human bodies, was also calculated from each sensor node. Experimental validation demonstrates that the proposed system is efficient for autonomously evaluating the subway train-induced ambient vibration of underground spaces, and the system holds the potential of greatly reducing the laboring of dynamic field testing.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.21
no.3
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pp.27-35
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2011
Design of Sensor nodes in Wireless Sensor Network(WSN) should be considered some properties as electricity consumption, transmission speed, range, etc., and also be needed the protection against various attacks (e.g., eavesdropping, hacking, leakage of customer's secret data, and denial of services). The stream cipher Rabbit, selected for the final eSTREAM portfolio organized by EU ECRYPT and selected as algorithm in part of ISO/IEC 18033-4 Stream Ciphers on ISO Security Standardization recently, is a high speed stream cipher suitable for WSN. Since the stream cipher Rabbit was evaluated the complexity of side-channel analysis attack as 'Medium' in a theoretical approach, thus the method of power analysis attack to the stream cipher Rabbit and the verification of our method by practical experiments were described in this paper. We implemented the stream cipher Rabbit without countermeasures of power analysis attack on IEEE 802.15.4/ZigBee board with 8-bit RISC AVR microprocessor ATmega128L chip, and performed the experiments of power analysis based on difference of means and template using a Hamming weight model.
Kim, TaeHyeon;Park, Sea Young;Kwon, Oh Seok;Lee, Jong-Yong;Jung, Kye-Dong
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.8
no.2
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pp.373-377
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2022
Wireless sensor networks are being used in various fields. Wireless sensor networks are applied in many areas, such as security, military detection, environmental management, industrial control, and home automation. There is a problem about the limit of energy that the sensor network basically has. In this paper, we propose the LEACH-CCBD (Low Energy Adaptive Clustering hierarchy - Centrailized with Cluster and Basestation Distance) algorithm that uses energy efficiently by improving network transmission based on LEACH-C among the representative routing protocols. The LEACH-CCBD algorithm is a method of assigning a cluster head to a cluster head by comparing the sum of the distance from the member node to the cluster distance and the distance from the cluster node to the base station with respect to the membership of the member nodes in the cluster when configuring the cluster. The proposed LEACH-CCBD used Matlab simulation to confirm the performance results for each protocol. As a result of the experiment, as the lifetime of the network increased, it was shown to be superior to the LEACH and LEACH-C algorithms.
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
Majidha Fathima K. M.;M. Suganthi;N. Santhiyakumari
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.8
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pp.2188-2208
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2023
Quality of Service (QoS) is a critical feature of Wireless Sensor Networks (WSNs) with routing algorithms. Data packets are moved between cluster heads with QoS using a number of energy-efficient routing techniques. However, sustaining high scalability while increasing the life of a WSN's networks scenario remains a challenging task. Thus, this research aims to develop an energy-balancing component that ensures equal energy consumption for all network sensors while offering flexible routing without congestion, even at peak hours. This research work proposes a Gravitational Blackhole Search Optimised splay tree routing framework. Based on the splay tree topology, the routing procedure is carried out by the suggested method using three distinct steps. Initially, the proposed GBSO decides the optimal route at initiation phases by choosing the root node with optimum energy in the splay tree. In the selection stage, the steps for energy update and trust update are completed by evaluating a novel reliance function utilising the Parent Reliance (PR) and Grand Parent Reliance (GPR). Finally, in the routing phase, using the fitness measure and the minimal distance, the GBSO algorithm determines the best route for data broadcast. The model results demonstrated the efficacy of the suggested technique with 99.52% packet delivery ratio, a minimum delay of 0.19 s, and a network lifetime of 1750 rounds with 200 nodes. Also, the comparative analysis ensured that the suggested algorithm surpasses the effectiveness of the existing algorithm in all aspects and guaranteed end-to-end delivery of packets.
Venkatesh Sivaprakasam;Vartika Kulshrestha;Godlin Atlas Lawrence Livingston;Senthilnathan Arumugam
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.7
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pp.1873-1893
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2023
The development of lightweight, low energy and small-sized sensors incorporated with the wireless networks has brought about a phenomenal growth of Wireless Sensor Networks (WSNs) in its different fields of applications. Moreover, the routing of data is crucial in a wide number of critical applications that includes ecosystem monitoring, military and disaster management. However, the time-delay, energy imbalance and minimized network lifetime are considered as the key problems faced during the process of data transmission. Furthermore, only when the functionality of cluster head selection is available in WSNs, it is possible to improve energy and network lifetime. Besides that, the task of cluster head selection is regarded as an NP-hard optimization problem that can be effectively modelled using hybrid metaheuristic approaches. Due to this reason, an Improved Coyote Optimization Algorithm-based Clustering Technique (ICOACT) is proposed for extending the lifetime for making efficient choices for cluster heads while maintaining a consistent balance between exploitation and exploration. The issue of premature convergence and its tendency of being trapped into the local optima in the Improved Coyote Optimization Algorithm (ICOA) through the selection of center solution is used for replacing the best solution in the search space during the clustering functionality. The simulation results of the proposed ICOACT confirmed its efficiency by increasing the number of alive nodes, the total number of clusters formed with the least amount of end-to-end delay and mean packet loss rate.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.10
no.5
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pp.462-468
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2017
In this paper IoT/WSN(Internet of Things/Wireless Sensor Network) has been modeled with a random geometric graph. And a performance of the decentralized code for the efficient storage of data which is generated from WSN has been analyzed. WSN with n=100 or 200 has been modeled as a random geometric graph and has been simulated for their performance analysis. When the number of the total nodes of WSN is n=100 or 200, the successful decoding probability as decoding ratio ${\eta}$ depends more on the number of source nodes k rather than the number of nodes n. Especially, from the simulation results we can see that the successful decoding rate depends greatly on k value than n value and the successful decoding rate was above 70% when $${\eta}{\leq_-}2.0$$. We showed that the number of operations of BP(belief propagation) decoding scheme increased exponentially with k value from the simulation of the number of operations as a ${\eta}$. This is probably because the length of the LT code becomes longer as the number of source nodes increases and thus the decoding computation amount increases greatly.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.51
no.9
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pp.11-20
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2014
For Web-based applications in IoT environment, IETF CoRE WG has standardizing the CoAP. One of limitations of CoAP is that CoAP standard does not consider the mobility management of the CoAP sensor node. In this paper, we propose the mobility management protocol of CoAP sensor node by considering the characteristics of the constrained network. The proposed mobility management protocol supports for Web client to be transmitted the sensing data from CoAP node reliably while the CoAP sensor moves into different wireless networks. To do this, we designed the architecture with the separate IP address management of CoAP sensor node and presented the mobility management protocol, which includes the holding and binding mode, in order to provide the reliable transmission. Finally, the numerical analysis and simulation with NS2 tool have been done for the performance evaluation in terms of the handover latency and packet loss with comparing the proposed mobility management protocol with other the existing mobility management protocols. The performance result shows that the proposed mobility management can provide the transmission of sensing data without the packet loss comparing with the existing mobility management protocol reliably.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.46
no.4
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pp.28-38
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2009
In this study, a remote air quality monitoring system for underground spaces was developed by using NDIR-based CO$_2$ sensor. And the remote monitoring system based on wireless sensor networks was installed practically on the subway station platform. More than 6.5 million citizens commutate everyday by the Seoul subway transportation that is the most typical public transportation. They concern about air quality with increasing interest on public health or many workers in subway stations or underground shopping centers. Recently, the Korean Ministry of Environment has operated the air quality monitoring system in some subway stations for testing phase. However, it showed many defects which are large-scale, high-cost and maintenance of precision sensors imported from abroad. Therefore this research includes the reliability test and a theoretical study about the inexpensive commercialized CO$_2$ sensor for reliable measurement of air quality which changes rapidly by the surrounding environments. And then we develop the wireless sensor nodes and the gateway applied for remote air quality monitoring. In addition, web server program was realized to manage air quality in the subway platform. This result will be valuable for a basic research for air quality management in underground spaces for future study.
In this experiment, we proposed and implemented a disease forecasting system using a received signal strength indication ZigBee-based wireless network with a 3-axis acceleration sensor to detect illness at an early stage by monitoring movement of experimentally infected weaned piglets. Twenty seven piglets were divided into control, Salmonella enteritidis (SE) infection, and Escherichia coli (EC) infection group, and their movements were monitored for five days using wireless sensor nodes on their backs. Data generated showed the 3-axis movement of piglets (X-axis: left and right direction, Y-axis: anteroposterior direction, and Z-axis: up and down direction) at five different time periods. Piglets in both infected groups had lower weight gain and feed intake, as well as higher feed conversion ratios than the control group (p<0.05). Infection with SE and EC resulted in reduced body temperature of the piglets at day 2, 4, and 5 (p<0.05). The early morning X-axis movement did not differ between groups; however, the Y-axis movement was higher in the EC group (day 1 and 2), and the Z-axis movement was higher in the EC (day 1) and SE group (day 4) during different experimental periods (p<0.05). The morning X and Y-axis movement did not differ between treatment groups. However, the Z-axis movement was higher in both infected groups at day 1 and lower at day 4 compared to the control (p<0.05). The midday X-axis movement was significantly lower in both infected groups (day 4 and 5) compared to the control (p<0.05), whereas the Y-axis movement did not differ. The Z-axis movement was highest in the SE group at day 1 and 2 and lower at day 4 and 5 (p<0.05). Evening X-axis movement was highest in the control group throughout the experimental period. During day 1 and 2, the Z-axis movement was higher in both of the infected groups; whereas it was lower in the SE group during day 3 and 4 (p<0.05). During day 1 and 2, the night X-axis movement was lower and the Z-axis movement was higher in the infected piglets (p<0.05). Overall, the movement of infected piglets was altered, and the acceleration sensor could be successfully employed for monitoring pig activity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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