The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.19
no.5
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pp.87-91
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2019
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. Cluster-based Protocols elect Cluster Heads and divide sensor field into Clusters. The Cluster Head collects the data in the Cluster and transmits it to the Base Station. In the case of nodes elected as Cluster Heads, there is a problem of energy consumption. The chain-based Protocol links sensor nodes in a chain and finally transmits all data to the Base Station. In this paper, we intend to increase the network lifetime by using a chain to reduce the energy consumption of the Cluster Head in the Cluster-based Protocol, LEACH Protocol.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.27
no.1
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pp.124-130
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2023
In this paper, we intend to improve the network lifetime by improving the energy efficiency of sensor nodes in a wireless sensor network by utilizing machine learning using K-means clustering algorithm. A wireless sensor network is a wireless network composed of physical devices including batteries as physical sensors. Due to the characteristics of sensor nodes, all resources must be efficiently used to minimize energy consumption to maximize network lifetime. A cluster based approach is used to manage groups of relatively large numbers of nodes. In the proposed protocol, by improving the existing LEACH algorithm, we propose a clustering algorithm that selects a cluster head using a cluster based approach and a location based approach. The performance results to be improved were measured using Matlab simulation. Through the experimental results, K-means clustering was applied to the energy efficiency part. By utilizing K-means, it is confirmed that energy efficiency is improved and the lifetime of the entire network is extended.
In wireless sensor networks application, sensor nodes are randomly deployed in wide and opened environment typically. Since sensor networks have these features, it is vulnerable to physical attacks in which an adversary can capture deployed nodes and use them to inject a fabricated report into the network. This threats of network security deplete the limited energy resource of the entire network using injected fabricated reports. A dynamic en-route filtering scheme is proposed to detect and drop the injected fabricated report. In this scheme, node executes the key redistribution to increases the detection power. It is very important to decide the authentication key redistribution because a frequent key redistribution can cause the much energy consumption of nodes. In this paper, we propose a key redistribution determining method to enhance the energy efficiency and maintain the detection power of network. Each node decides the authentication key redistribution using a fuzzy system in a definite period. The proposed method can provide early detection of fabricated reports, which results in energy-efficiency against the massive fabricated report injection attacks.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.5
no.2
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pp.104-108
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2007
Ad hoc networks are a type of mobile network that function without any fixed infrastructure. One of the weaknesses of ad hoc network is that a route used between a source and a destination is to break during communication. To solve this problem, one approach consists of selecting routes whose nodes have the most stable link cost. This paper proposes a method for improving the low power distributed MAC. This method is based on the context awareness of the each nodes energy in clustering. We propose to select a new scheme to optimize energy conserving between the clustering nodes in MANET. And this architecture scheme would use context-aware considering the energy related information such as energy, RF strength, relative distances between each node in mobile ad hoc networks. The proposed networks scheme could get better improve the awareness for data to achieve and performance on their clustering establishment and messages transmission. Also, by using the context aware computing, according to the condition and the rules defined, the sensor nodes could adjust their behaviors correspondingly to improve the network routing.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.9
no.12
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pp.1353-1358
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2014
Tremendous amount of dummy packets are generally generated for faking over a wireless sensor network so as to keep the location privacy of nodes on the communication paths against the global eavesdropping. In this paper, a scoped-flooding protocol is designed for transferring data between each source and mobile sink(aka, basestation) where, the only nodes within the scope are allowed to issue dummy packets at every idle time so that the location privacy of the nodes on the paths is kept and the amount of dummy packets is reduced to the extend of the flooding scope. The size of the flooding diameter can be taken into consideration of the privacy level and the communication cost. We design a detailed specification of the protocol and verify several properties.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.46
no.4
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pp.79-86
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2009
In this paper, we propose a new clustering scheme that provides optimal data aggregation effect and reduces energy consumption of nodes by considering the density of nodes when forming clusters. Since the size of the cluster is determined to ensure optimal data aggregation rate, our scheme reduces transmission range and minimizes interference between clusters. Moreover, by clustering using locally adjacent nodes and aggregating data received from cluster members, we reduce energy consumption of nodes. Through simulation, we confirmed that energy consumption of the whole network is minimized and the sensor network life-time is extended. Moreover, we show that the proposed clustering scheme improves the performance of network compared to previous LEACH clustering scheme.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.12
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pp.3071-3095
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2013
Configuring optimization of wireless sensor networks, which can improve the network performance such as utilization efficiency and network lifetime with minimal energy, has received considerable attention in recent years. In this paper, a cross layer optimal approach is proposed for multi-source linear network and grid network under Rayleigh block-fading channels, which not only achieves an optimal utility but also guarantees the end-to-end reliability. Specifically, in this paper, we first strictly present the optimization method for optimal nodal number $N^*$, nodal placement $d^*$ and nodal transmission structure $p^*$ under constraints of minimum total energy consumption and minimum unit data transmitting energy consumption. Then, based on the facts that nodal energy consumption is higher for those nodes near the sink and those nodes far from the sink may have remaining energy, a cross layer optimal design is proposed to achieve balanced network energy consumption. The design adopts lower reliability requirement and shorter transmission distance for nodes near the sink, and adopts higher reliability requirement and farther transmission distance for nodes far from the sink, the solvability conditions is given as well. In the end, both the theoretical analysis and experimental results for performance evaluation show that the optimal design indeed can improve the network lifetime by 20-50%, network utility by 20% and guarantee desire level of reliability.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.11
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pp.4644-4661
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2015
Wireless sensor networks are often organized in the form of clusters leading to the new framework of WSN called cluster or hierarchical WSN where each cluster head is responsible for its own cluster and its members. These hierarchical WSN are prone to various routing layer attacks such as Black hole, Gray hole, Sybil, Wormhole, Flooding etc. These routing layer attacks try to spoof, falsify or drop the packets during the packet routing process. They may even flood the network with unwanted data packets. If one cluster head is captured and made malicious, the entire cluster member nodes beneath the cluster get affected. On the other hand if the cluster member nodes are malicious, due to the broadcast wireless communication between all the source nodes it can disrupt the entire cluster functions. Thereby a scheme which can detect both the malicious cluster member and cluster head is the current need. Abnormal energy consumption of nodes is used to identify the malicious activity. To serve this purpose a learning based energy prediction algorithm is proposed. Thus a two level energy prediction based intrusion detection scheme to detect the malicious cluster head and cluster member is proposed and simulations were carried out using NS2-Mannasim framework. Simulation results achieved good detection ratio and less false positive.
Wireless sensor networks (WSNs) are one of the basic building blocks of Internet of Things (IoT) systems. However, the wireless sensing nodes in WSNs suffer from energy constraint issues because the replacement/recharging of the batteries of the nodes tends to be difficult. Furthermore, a number of realistic IoT scenarios, such as habitat and battlefield monitoring, contain mobile sensing elements, which makes the energy issues more critical. This research paper focuses on realistic WSN scenarios that involve mobile sensing elements with the aim of mitigating the attendant energy constraint issues using the concept of radio-frequency (RF) energy extraction. The proposed technique incorporates a cluster head election workflow for WSNs that includes mobile sensing elements capable of RF energy harvesting. The extensive simulation analysis demonstrated the higher efficacy of the proposed technique compared with the existing techniques in terms of residual energy, number of functional nodes, and network lifetime, with approximately 50% of the nodes found to be functional at the 4000th, 5000th, and 6000th rounds for the proposed technique with initial energies of 0.25, 0.5 and 1 J, respectively.
Kim, Tae-Rim;Song, Jong-Gyu;Im, Hyun-Jae;Kim, Bum-Su
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.7
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pp.12-19
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2020
The clustered heterogeneous wireless sensor network is comprised of sensor nodes and cluster heads, which are hierarchically organized for different objectives. In the network, we should especially take care of managing node resources to enhance network performance based on memory and battery capacity constraints. For instances, if some interesting events occur frequently in the vicinity of particular sensor nodes, those nodes might receive massive amounts of data. Data congestion can happen due to a memory bottleneck or link disconnection at cluster heads because the remaining memory space is filled with those data. In this paper, we utilize drones as mobile sinks to resolve data congestion and model the network, sensor nodes, and cluster heads. We also design a cost function and a congestion indicator to calculate the degree of congestion. Then we propose a data congestion map index and a data congestion mapping scheme to deploy drones at optimal points. Using control variable, we explore the relationship between the degree of congestion and the number of drones to be deployed, as well as the number of drones that must be below a certain degree of congestion and within communication range. Furthermore, we show that our algorithm outperforms previous work by a minimum of 20% in terms of memory overflow.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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