Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.27
no.4
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pp.29-36
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2022
Existing IoT sensor nodes operate by receiving energy from a battery. But due to the characteristics of sensor nodes that are widely distributed for collecting various information, there is a disadvantage that the battery needs to be periodically replaced. In order to overcome this disadvantage, energy can be harvested from sunlight or high-temperature steam through an energy harvesting system. However, since the harvested power is quite limited, it is difficult to use applications that require instantaneous high power such as communication. We propose the design of the high-power energy harvesting system where a switch control unit compensates for the limited harvested energy with the energy storage device such as a capacitor. To verify the proposed system, an energy harvesting system based on sunlight was implemented, and we confirmed the maximum supply power to the application and the maximum supply time according to capacity of the energy storage device.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.32
no.6
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pp.1165-1170
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2022
In WSNs, a clustering algorithm groups sensor nodes on a unit called cluster and periodically selects a cluster head (CH) that acts as a communication relay on behalf of nodes in each cluster for the purpose of energy conservation and relay efficiency. Meanwhile, attack techniques also have emerged to intervene in the CH election process through compromised nodes (inside attackers) and have a fatal impact on network operation. However, existing countermeasures such as encryption key-based methods against outside attackers have a limitation to defend against such inside attackers. Therefore, we propose a statistical detection method that detects abnormal CH election behaviors occurs in a WSN cluster. We design two attack methods (Selfish and Greedy attacks) and our proposed defense method in WSNs with two clustering algorithms and conduct experiments to validate our proposed defense method works well against those attacks.
Wireless sensor networks consisting of hundreds to thousands of nodes are expected to be increasingly deployed in coming years, as they enable reliable monitoring and analysis of physical worlds. These networks have unique features that are very different from traditional networks, e.g., the numerous numbers of nodes, limitation in power, processing, and memory. Due to these unique features of wireless sensor networks, sensor data management including querying becomes a challenging problem. Furthermore, due to wide popularization of the Internet and its facility in use, it is generally accepted that an unattended network can be efficiently managed and monitored over the Internet. In particular, in order to more efficiently query and manage data in a sensor network. in this paper, the architecture of a sensor gateway including web-based query server is presented and its implementation detail is illustrated. The presented web-based gateway is largely divided into two important parts: Internet part and sensor network part. The sensor network part plays an important role of handling a variety of sensor networks, including flat or hierarchical network architecture, by using internally layered architecture for efficiently querying and managing data in a sensor network. In addition, the Internet part provides a modular gateway function for favorable exchange between the sensor network and Internet.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.18
no.2
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pp.169-176
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2018
In this paper, we consider duty-cycled wireless sensor networks (WSNs) in which sensor nodes are periodically dormant in order to reduce energy consumption. In such networks, as the duty cycle interval increases, the energy consumption decreases. However, a higher duty cycle interval leads to the increase in the end-to-end (E2E) delay. Many applications of WSNs are delay-sensitive and require packets to be delivered from the sensr nodes to the sink with delay requirements. Most of existing studies focus on only reducing the E2E delay, rather than considering the delay bound requirement, which makes hard to achieve the balanced performance between E2E delay and energy consumption. A few study that considered delay bound requirement require time synchronization between neighboring nodes or a specific distribution of deployed nodes. In order to address limitations of existing works, we propose a duty-cycle scheduling algorithm that aims to achieve low energy consumption, while satisfying the delay requirements. To that end, we first estimate the probability distribution for the E2E delay. Then, by using the obtained distribution we determine the maximal duty cycle interval that still satisfies the delay constraint. Simulation results show that the proposed design can satisfy the given delay bound requirements while achieving low energy consumption.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.37C
no.11
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pp.1170-1181
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2012
Wireless Sensor Networks(WSNs) are used in diverse applications. In general, sensor nodes that are easily deployed on specific areas have many resource constrains such as battery power, memory sizes, MCUs, RFs and so on. Hence, first of all, the efficient energy consumption is strongly required in WSNs. In terms of event states, event-driven deliverly model (i.e. surveillance and reconnaissance applications) has several characteristics. On the basis of such a model, clustering algorithms can be mostly used to manage sensor nodes' energy efficiently owing to the advantages of data aggregations. Since a specific node collects packets from its child nodes in a network topology and aggregates them into one packet to relay them once, amount of transmitted packets to a sink node can be reduced. However, most clustering algorithms have been designed without considering can be reduced. However, most clustering algorithms have been designed without considering characteristics of event-driven deliverly model, which results in some problems. In this paper, we propose enhanced clustering algorithms regarding with both targets' movement and energy efficiency in order for applications of surveillance and reconnaissance. These algorithms form some clusters to contend locally between nodes, which have already detected certain targets, by using a method which called CHEW (Cluster Head Election Window). Therefore, our proposed algorithms enable to reduce not only the cost of cluster maintenance, but also energy consumption. In conclusion, we analyze traces of the clusters' movements according to targets' locations, evaluate the traces' results and we compare our algorithms with others through simulations. Finally, we verify our algorithms use power energy efficiently.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.18
no.6
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pp.29-36
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2013
In wireless sensor networks, energy is the most important consideration because the lifetime of the sensor node is limited by battery. Most of the existing energy efficient routing protocols use the minimum energy path to minimize energy consumption, which causes an unbalanced distribution of residual energy among nodes. As a result, the power of nodes on energy efficient paths is quickly depletes resulting in inactive. To solve these problems, a method to equalize the energy consumption of the nodes has been proposed, but do not consider the link error rate in the wireless environment. In this paper, we propose a uniform energy consumption of cluster-based multi-hop routing mechanism considering the residual energy and the link error rate. This mechanism reduces energy consumption caused by unnecessary retransmissions and distributes traffic evenly over the network because considering the link error rate. The simulation results compared to other mechanisms, the proposed mechanism is energy-efficient by reducing the number of retransmissions and activation time of all nodes involved in the network has been extended by using the energy balanced path.
The importance of sensor networks as a base of ubiquitous computing realization is being highlighted, and espicially the security is recognized as an important research isuue, because of their characteristics.Several efforts are underway to provide security services in sensor networks, but most of them are preventive approaches based on cryptography. However, sensor nodes are extremely vulnerable to capture or key compromise. To ensure the security of the network, it is critical to develop security Intrusion Detection System (IDS) that can survive malicious attacks from "insiders" who have access to keying materials or the full control of some nodes, taking their charateristics into consideration. In this perper, we design a distributed and adaptive IDS architecture on sensor networks, respecting both of energy efficiency and IDS efficiency. Utilizing a modified HEED algorithm, a clustering algorithm, distributed IDS nodes (dIDS) are selected according to node's residual energy and degree. Then the monitoring results of dIDSswith detection codes are transferred to dIDSs in next round, in order to perform consecutive and integrated IDS process and urgent report are sent through high priority messages. With the simulation we show that the superiorities of our architecture in the the efficiency, overhead, and detection capability view, in comparison with a recent existent research, adaptive IDS.
In WSN(Wireless Sensor Network) many routing algorithms such as LEACH, PEGASIS and PEDEP consisting of sensor nodes with limited energy have been proposed to extend WSN lifetime. Under the assumption of perfect fusion, these algorithms used convergecast that periodically collects sensed data from all sensor nodes to a base station. But because these schemes studied less energy consumption for a convergecast as well as fairly energy consumption altogether, the minimum energy consumption for a convergecast was not focused enough nor how topology influences to energy consumption. This paper deals with routing topology and energy consumption for a single convergecast in the following ways. We chose major WSN topology as MSC(Minimum Spanning Chain)s, MSTs, PEGASIS chains and proposed LECSEN chains. We solved the MSC length by Linear Programming(LP) and propose the LECSEN chain to compete with MST and MSC. As a result of simulation by Monte Carlo method for calculation of the topology length and standard deviation of link length, we learned that LECSEN is competitive with MST in terms of total energy consumption and shows the best with the view of even energy consumption at the sensor nodes. Thus, we concluded LECSEN is a very useful routing topology in WSN.
Kim, Il-Hyu;Cha, Jung-Woo;Kim, Chang-Hoon;Nam, In-Gil;Lee, Chae-Wook
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.12
no.2
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pp.133-138
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2011
In IP-based wireless sensor networks (WSNs), it might be necessary to distribute application updates to the sensor nodes in order to fix bugs or add new functionality. However, physical access to nodes is in many cases extremely limited following deployment. Therefore, network reprogramming protocols have recently emerged as a way to distribute application updates without requiring physical access to sensor nodes. In order to solve the network reprogramming problem over the air interface, this thesis presents a new scheme for new update code propagation using fragmentation scheme and network coding. The proposed code propagation method roughly shows reduced performance improvement in terms of the number of data exchange compared with the previously proposed pipelining scheme. Further, It is shows enhanced reliability for update code propagation and reduced overhead in terms of the number of data exchange. As a result, we can efficiently perform the software update from the viewpoint of speed, energy, and network congestion when the proposed code propagation system is applied. In addition, the proposed system solves overhearing problems of network coding such as the loss of original messages and decoding error using the predefined message. Therefore, our system allows a software update system to exchange reliable data in wireless sensor networks.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.17
no.6
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pp.760-765
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2007
The sensor network system which has limited resources is deployed in a wide area and plays an important role of gethering information and monitoring. Generally, fault of sensor nodes which was caused by limited resources and poor environment happens. Futhermore, this fault poses many problems related with required quality of whole network. In this paper, new fault detection algorithm which utilizes both consensus algorithm and localized faulty sensor detection scheme is proposed. To verify the feasibility of the proposed scheme, some simulation and experiment are carried out.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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