Kim, Dae-Il;Park, Lae-Jeong;Park, Sung-Wook;Lee, Hyung-Bong;Moon, Jung-Ho;Chung, Tae-Yun
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.6
no.6
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pp.369-376
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2011
Since wireless sensor networks generally have the capability of network recovery, malfunction of a few sensor nodes in a sensor network does not cause a crucial problem paralyzing the sensor network. The malfunction of the sink node, however, is critical. If the sink node of a sensor network stops working, the data collected by sensor nodes cannot be delivered to the gateway because no other sensor nodes can take the place of the sink node. This paper proposes a TDMA-based wireless sensor network equipped with dual sink nodes, with a view to preventing data loss in the case of malfunction of a sink node. A secondary sink node, which synchronizes with a primary sink node and receives data from other sensor nodes in normal situations, takes the role of the primary sink node in the case of malfunction of the primary sink, thereby eliminating the possibility of data loss. The effectiveness of the proposed scheme is demonstrated through experiments.
Wireless Sensor Networks (WSNs) consist of multiple tiny and power constrained sensors which use radio frequencies to carry out sensing in a designated sensor area. To effectively design and implement reliable WSN, it is critical to consider models, protocols, and algorithms that can optimize energy consumption of all the sensor nodes with optimal amount of packet delivery. It has been observed that deploying a single sink node comes with numerous challenges especially in a situation with high node density and congestion. Sensor nodes close to a single sink node receive more transmission traffic load compared to other sensors, thus causing quick depletion of energy which finally leads to an energy hole and sink hole problems. In this paper, we proposed the use of multiple energy efficient sink nodes with brute force technique under optimized parameters to improve on the number of packets delivered within a given time. Simulation results not only depict that, deploying N sink nodes in a sensor area has a maximum limit to offer a justifiable improvement in terms of packet delivery ratio but also offers a reduction in End to End delay and reliability in case of failure of a single sink node, and an improvement in the network lifetime rather than deploying a single static sink node.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.23
no.2
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pp.35-43
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2018
In this paper, we propose a grid-based efficient routing protocol for a mobile sink in wireless sensor networks. In the proposed protocol, the network is partitioned into grids and each grid has a grid head. For the efficient routing to a mobile sink, the proposed protocol uses a mobile sink representative node to send the data to a mobile sink and grid heads are used as a mobile sink representative node. Furthermore, the proposed protocol uses nodes in the boundary of the center grid as position storage nodes. The position storage nodes store the position of a mobile sink representative node and provide source nodes with it for data delivery. With these features, the proposed protocol can reduce a lot of overhead to update the position information and improve the delay of data delivery to a mobile sink. The proposed protocol performs better than other protocols in terms of the delay and the energy consumption per node in the performance evaluation.
The sink mobility can request frequent routing change in sensor networks. By active mobility a sink can gather needed information easily so that the network availability will be higher. However, instead static sink system, the connection between sensor nodes and a mobile sink can be changed continuously. That is, the rerouting should be implemented caused by the routing alteration. It is two connection setups for the mobile sink system: the connection from sink to sensor nodes and the connection from sensor nodes to sink. However, sensor nodes actually have many functional limitations. Hence, the low cost scheme will be needed for the connection setup from sensor nodes to the mobile sink. In this paper, we propose an agent scheme to the connection setup from sensor nodes to the mobile sink. The agent scheme provides the reliable setup scheme to the connection by using an agent sector.
Jo, Young-Tae;Park, Chong-Myung;Lee, Joa-Hyoung;Seo, Dong-Mahn;Lim, Dong-Sun;Jung, In-Bum
Journal of KIISE:Information Networking
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v.37
no.3
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pp.204-216
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2010
Since Sensor nodes around a fixed sink have huge concentrated network traffic, the battery consumption of them is increased extremely. Therefore the lifetime of sensor networks is limited because of huge battery consumption. To address this problem, a mobile sink has been studied for load distribution among sensor nodes. Since a mobile sink changes its location in sensor networks continuously, the mobile sink has time limits to communicate with each sensor node and unstable signal strength from each sensor node. Therefore, a fair and stable data collection method between a mobile sink and sensor nodes is necessary in this environment. When some sensor nodes are not able to send data to the mobile sink, a real-time application in sensor networks cannot be provided. In this paper, the new scheduling method, FQMS (Fair Queuing for Mobile Sink), is proposed for fair and stable data collection for mobile sinks in sensor networks. The FQMS guarantees balanced data collecting between sensor nodes for a mobile sink. In out experiments, the FQMS receives more packets from sensor nodes than legacy scheduling methods and provides fair data collection, because moving speed of a mobile sink, distance between a mobile sink and sensor nodes and the number of sensor nodes are considered.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.24
no.5
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pp.1-9
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2019
In this paper, we propose the algorithms which determine 1) the efficient anchor-node visiting route of mobile sink in terms of energy supply and 2) the efficient energy amount to be charged to each anchor node, by using the information of each anchor node and the mobile sink. Wireless sensor networks (WSNs) using mobile sinks can be deployed in more challenging environments such as those that are isolated or dangerous, and can also achieve a balanced energy consumption among sensors which leads to prolong the network lifetime. Most mobile sinks visit only some anchor nodes which store the data collected by the nearby sensor nodes because of their limited energy. The problem of these schemes is that the lifetime of the anchor nodes can be shorten due to the increased energy consumption, which rapidly reduces the overall lifetime of WSN. This study utilizes a mobile sink capable of wireless power transmission to solve this problem, so a mobile sink can gather data from anchor nodes while charging energy to them. Through the performance verification, it is confirmed that the number of blackout nodes and the amount of collected data are greatly improved regardless of the size of the network.
In general, data packets from sensor nodes are transferred to the sink node in a wireless sensor networks. So many data packets are gathered around the sink node, resulting in significant packet collision and delay. In this paper, we propose an efficient packet transmission mechanism for multi-hop wireless sensor networks. The proposed mechanism is composed of two modes. One mode works between sink node and 1-hop nodes from sink. In this mode, data packets are transmitted in predefined time slots to reduce collisions. The other mode works between other nodes except sink node. In this mode, duplicated packets from neighbor nodes can be detected and dropped using some control signals. Our numerical analysis and simulation results show that our mechanism outperforms X-MAC and RI-MAC in terms of energy consumption and transmission delay.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.22
no.9
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pp.33-40
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2017
In this paper, we propose a sink-location management and data-routing scheme to effectively support the mobile sink in solar-powered WSN. Battery-based wireless sensor networks (WSNs) have a limited lifetime due to their limited energy, but solar energy-based WSNs can be supplied with energy periodically and can operate forever. On the other hand, introduction of mobile sink in WSNs can solve some energy unbalance problem between sink-neighboring nodes and outer nodes which is one of the major challenges in WSNs. However, there is a problem that additional energy should be consumed to notify each sensor node of the location of the randomly moving mobile sink. In the proposed scheme, one of the nodes that harvests enough energy in each cluster are selected as the cluster head, and the location information of the mobile sink is shared only among the cluster heads, thereby reducing the location management overhead. In addition, the overhead for setting the routing path can be removed by transferring data in the opposite direction to the path where the sink-position information is transferred among the heads. Lastly, the access node is introduced to transmit data to the sink more reliably when the sink moves frequently.
Oh, Sang Yun;Jeong, Jae Yeol;Jeong, Ik Rae;Byun, Jin Wook
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.31
no.6
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pp.1247-1260
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2021
For more efficient energy management of nodes in wireless sensor networks, research has been conducted on mobile sink nodes that deliver data from sensor nodes to server recently. UAV (Unmanned Aerial vehicle) is used as a representative mobile sink node. Also, most studies on UAV propose algorithms for calculating optimal paths and have produced rapid advances in the IoD (Internet of Drones) environment. At the same time, some papers proposed mutual authentication and secure key exchange considering nature of the IoD, which requires efficient creation of multiple nodes and session keys in security perspective. However, most papers that proposed secure communication in mobile sink nodes did not protect end-to-end data privacy. Therefore, in this paper, we propose integrated security model that authentication between mobile sink nodes and sensor nodes to securely relay sensor data to base stations. Also, we show informal security analysis that our scheme is secure from various known attacks. Finally, we compare communication overhead with other key exchange schemes previously proposed.
We evaluate the sink capacity of wireless code division multiple access (CDMA) sensor networks with layered architecture. We introduce a model of interference at a sink considering two kinds of interference: multiple access interference (MAI) and node interference (NI). We also investigate the activity of sensor nodes around the sink in relation to gathering data under a layered architecture. Based on the interference model and the activity of sensor nodes around the sink, we derive the failure probability of the transmission from a source node located one hop away from the sink using Gaussian approximation. Under the requirement of 1% failure probability of transmission, we determine the sink capacity, which is defined as the maximum number of concurrent sensor nodes located one hop away from the sink. We demonstrate that as the node activity of the MAI decreases, the variation of the sink capacity due to the node activity of the NI becomes more significant. The analysis results are verified through computer simulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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