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.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.36
no.12A
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pp.994-1005
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2011
In this paper, we propose a novel approach to optimize the movement of mobile sink node, called AMSP(Adaptive Mobile Sink Path) for mobile sensor network environments. Currently available studies usually suffer from unnecessary data transmission resulting from random way point approach. To address the problem, we propose a method which uses the Hilbert curve to create a path. The proposed method guarantees shorten transmission distance between the sink node and each sensor node by assigning orders of the curve according to sensor node density. Furthermore, The schedule of the sink node is informed to all of the sensing nodes so that the Duty Cycle helps the network be more energy efficient. In our experiments, the proposed method outperforms the existing works such as TTDD and CBPER by up to 80% in energy consumption.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.10
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pp.2529-2547
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2012
In this paper, we use a quadrotor-based mobile sink to gather sensor data from the terrestrial deployed wireless sensor network. By analyzing the flight features of the mobile sink node, we theoretically study the flight constraints of height, velocity, and trajectory of the mobile sink node so as to communicate with the terrestrial wireless sensor network. Moreover, we analyze the data amount which the mobile sink can send when it satisfies these flight constraints. Based on these analysis results, we propose a data acquisition approach for the mobile sink node, which is discussed detailed in terms of network performance such as the transmission delay, packet loss rate, sojourning time and mobile trajectory when given the flying speed and height of the mobile sink node. Extensive simulation results validate the efficiency of the proposed scheme.
Many of the recent performance evaluation of clustering schemes in wireless sensor networks considered one sink node operation and fixed sink node location without mentioning about any network application requirements. However, application environments have variable requirements about their networks. In addition, network performance is sufficiently influenced by different sink node location scenarios in multi-hop based network. We also know that sink location can influence to the sensor network performance evaluation because of changed multipath of sensor nodes and changed overload spots in multipath based wireless sensor network environment. Thus, the performance evaluation results are hard to trust because sensor network is easily changed their network connection through their routing algorithms. Therefore, we suggest that these schemes need to evaluate with different sink node location scenarios to show fair evaluation result. Under the results of that, network performance evaluation results are acknowledged by researchers. In this paper, we measured several clustering scheme's performance variations in accordance with various types of sink node location scenarios. As a result, in the case of the clustering scheme that did not consider various types of sink location scenarios, fair evaluation cannot be expected.
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.
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.
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.
Structural health monitoring (SHM) is an application area of Wireless Sensor Networks (WSNs) which usually needs high data communication rate to transfer a large amount of monitoring data. Traditional sink node can only process data from one communication channel at the same time because of the single radio chip structure. The sink node constitutes a bottleneck for constructing a high data rate SHM application giving rise to a long data transfer time. Multi-channel communication has been proved to be an efficient method to improve the data throughput by enabling parallel transmissions among different frequency channels. This paper proposes an 8-radio integrated sink node design method based on Field Programmable Gate Array (FPGA) and the time synchronization mechanism for the multi-channel network based on the proposed sink node. Three experiments have been performed to evaluate the data transfer ability of the developed multi-radio sink node and the performance of the time synchronization mechanism. A high data throughput of 1020Kbps of the developed sink node has been proved by experiments using IEEE.805.15.4.
Sensors have limited resources in sensor networks, so efficient use of energy is important. In order to use the energy of the sensor node efficiently, researches applying mobile sink to the sensor network have been actively carried out. The sink node moves the sensor network, collects data from each sensor node, which spread the energy concentrated around the sink node, thereby extending the entire life cycle of the network. But, when the sink node moves, it requires a reset of the data transmission path, which causes a lot of control messages and delays. In this paper, we propose a CMS(Cluster-based Mobile Sink) method to support the movement of mobile sink in a cluster sensor environment. The proposed scheme minimizes an amount of control messages without resetting the routing paths of entire sensor networks by supporting the sink mobility path using the neighbor cluster list. And, it simplifies the routing path setup process by setting a single hop path between clusters without a gateway. The experiment results show that the proposed scheme has superior energy efficiency in processing and network structure, compared with existing clustering and mesh routing protocols.
Kim, Hyeok;Kang, Minjae;Yoon, Ikjune;Noh, Dong Kun
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.22
no.10
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pp.55-62
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2017
In this paper, we proposes a multi-ring based mobile sink location scheme for solar-powered wireless sensor network (WSN). The proposed scheme maintains the multi-rings in which nodes keep the current location of sink node. With the help of nodes in multi-rings, each node can locate the sink node efficiently with low-overhead. Moreover, because our scheme utilizes only surplus energy of a node, it can maintain multiple rings without degrading any performance of each node. Experimental results show that the proposed scheme shows much better latency and scalability with lower energy-consumption than the existing single-ring based scheme.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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