Khajenasiri, Iman;Zhu, Peng;Verhelst, Marian;Gielen, Georges
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.4
no.5
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pp.354-365
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2015
This work presents an Internet of Things (IoT) system for home energy management based on a custom-designed Impulse Radio Ultra-Wideband (IR-UWB) transceiver that targets a generic and multi-standard control system. This control system enables the interoperability of heterogeneous devices: it integrates various sensor nodes based on ZigBee, EnOcean and UWB in the same middleware by utilizing an ad-hoc layer as an interface between the hardware and software. The paper presents as a first the design of the IR-UWB transceiver for a portable sensor node integrated with the middleware layer, and also describes the receiver connected to the control system. The custom-designed low-power transmitter on the sensor node is fabricated with 130 nm CMOS technology. It generates a signal with a 1.1 ns pulse width while consuming $39{\mu}W$ at 1 Mbps. The UWB sensor node with a temperature measurement capability consumes 5.31 mW, which is lower than the power level of state-of-the-art solutions for smart-home applications. The UWB hardware and software layers necessary to interface with the control system are verified in over-the-air measurements in an actual office environment. With the implementation of the presented sensor node and its integration in the energy management system, we demonstrate achievement of the broad flexibility demanded for IoT.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.1
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pp.255-261
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2022
Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPLs) in Internet of Things (IoT) is currently one of the most popular wireless technologies for sensor communication. RPLs are typically designed for specialized applications, such as monitoring or tracking, in either indoor or outdoor conditions, where battery capacity is a major concern. Several routing techniques have been proposed in recent years to address this issue. Nevertheless, the expansion of the network lifetime in consideration of the sensors' capacities remains an outstanding question. In this research, aANN-CUCKOO based optimization technique is applied to obtain a more efficient and dependable energy efficient solution in IOT-RPL. The proposed method uses time constraints to minimise the distance between source and sink with the objective of a low-cost path. By considering the mobility of the nodes, the technique outperformed with an efficiency of 98% compared with other methods. MATLAB software is used to simulate the proposed model.
The use of wireless body area networks (WBANs) in healthcare applications has made it convenient to monitor both health personnel and patient status continuously in real time through wearable wireless sensor nodes. However, the heterogeneous and complex network structure of WBANs has some disadvantages in terms of control and management. The software-defined network (SDN) approach is a promising technology that defines a new design and management approach for network communications. In order to create more flexible and dynamic network structures in WBANs, this study uses the SDN approach. For this, a WBAN architecture based on the SDN approach with a new energy-aware routing algorithm for healthcare architecture is proposed. To develop a more flexible architecture, a controller that manages all HUBs is designed. The proposed architecture is modeled using the Riverbed Modeler software for performance analysis. The simulation results show that the SDN-based structure meets the service quality requirements and shows superior performance in terms of energy consumption, throughput, successful transmission rate, and delay parameters according to the traditional routing approach.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.4
no.9
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pp.385-392
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2015
In IoT(Internet of Things), it is important for wireless networks to communicate data created among resource-constrained wireless nodes, where time synchronization is needed for meaningful data creation and transmission. Time Synchronization by flooding is one of the mostly used protocols for WSN(Wireless Sensor Networks). Even though this type of scheme has some advantages over other types (i.e. a simple algorithm and independency of topology and so on), too many data transmission is required, leading to large power consumption. So, reducing transmission data is an important issue for energy efficiency in this kind of networks. In this paper, a new Flooding-based time synchronization protocol is proposed to use energy efficiently by reducing a transmitted traffic. The proposed scheme's performance has been evaluated and compared with an representative scheme, FTSP(Flooding Time Synchronization Protocol) by simulation. The results are shown that the proposed scheme is better than FTSP.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.23
no.4
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pp.156-165
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2023
IEEE 802.15.4e-TSCH is recognized as a wireless industrial sensor network standard used in IoT systems. To ensure both power savings and reliable communications, the TSCH standard uses techniques including channel hopping and bandwidth reserve. In TSCH mode, scheduling is crucial because it allows sensor nodes to select when data should be delivered or received. Because a wide range of applications may necessitate energy economy and transmission dependability, we present a distributed approach that uses a cluster tree topology to forecast scheduling requirements for the following slotframe, concentrating on the Poisson model. The proposed Optimized Minimal Scheduling Function (OMSF) is interested in the details of the scheduling time intervals, something that was not supported by the Minimal Scheduling Function (MSF) proposed by the 6TSCH group. Our contribution helps to deduce the number of cells needed in the following slotframe by reducing the number of negotiation operations between the pairs of nodes in each cluster to settle on a schedule. As a result, the cluster tree network's error rate, traffic load, latency, and queue size have all decreased.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.10
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pp.67-72
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2022
A wireless sensor network (WSN), with its constrained sensor node energy supply, needs an energy-efficient routing technique that maximises overall system performance. When rumours are routed using a random-walk routing algorithm, which is not highly scalable, spiral pathways may appear. Because humans think a straight line is the quickest route between two sites and two straight lines in a plane are likely to intersect, straight-line routing (SLR) constructs a straight path without the aid of geographic information. This protocol was developed for WSNs. As a result, sensor nodes in WSNs use less energy when using SLR. Using comprehensive simulation data, we show that our upgraded SLR systems outperform rumour routing in terms of performance and energy conservation.
W ith the recent advancement of IoT (Internet of Things) technology, there has been much interest in the spatial query processing which energy-efficiently acquires sensor readings from sensor nodes inside specified geographical area of interests. Therefore, various kinds of spatial query processing algorithms and distributed spatial indexing methods have been proposed. They can minimize energy consumption of sensor nodes by reducing wireless communication among them using in-network spatial filtering technology. However, they cannot optimize multiple spatial queries which w ill be w idely used in IoT, because most of them have focused on a single spatial query optimization. Therefore, we propose a new multiple spatial query optimization algorithm which can energy-efficiently process multiple spatial queries in a sensor network. The algorithm uses a concept of 'query merging' that performs the merged set after merging multiple spatial queries located at adjacent area. Here, our algorithm makes a decision on which is better between the merged and the separate execution of queries. For such the decision making, we additionally propose the cost estimation method on the spatial query execution. Finally, we analyze and clarify our algorithm's distinguished features using the spatial indexing methods of GR-tree, SPIX, CPS.
Su, Haoru;Yuan, Xiaoming;Tang, Yujie;Tian, Rui;Sun, Enchang;Yan, Hairong
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.12
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pp.4385-4399
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2021
The Internet of Things (IoT) eHealth systems composed by Wireless Body Area Network (WBAN) has emerged recently. Sensor nodes are placed around or in the human body to collect physiological data. WBAN has many different applications, for instance health monitoring. Since the limitation of the size of the battery, besides speed, reliability, and accuracy; design of WBAN protocols should consider the energy efficiency and time delay. To solve these problems, this paper adopt the end-edge-cloud orchestrated network architecture and propose a transmission based on reinforcement algorithm. The priority of sensing data is classified according to certain application. System utility function is modeled according to the channel factors, the energy utility, and successful transmission conditions. The optimization problem is mapped to Q-learning model. Following this online power control protocol, the energy level of both the senor to coordinator, and coordinator to edge server can be modified according to the current channel condition. The network performance is evaluated by simulation. The results show that the proposed power control protocol has higher system energy efficiency, delivery ratio, and throughput.
Seo, Younghoon;Park, Eun-Cheol;Kang, Sunghwan;Hwang, Jae-Mun;Yun, Junghwan;Eom, Junyoung;Gwon, Hyeong-Jun
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2015.10a
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pp.669-672
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2015
Recent Internet of Things (IoT, Internet of Things) that can be applied to various fields as the development of technology has been developed a lot of service and has been developed with the service also for crop management. To manage the essential elements of soil moisture in the crop growth but existing a direct person measuring the fluid point to carry the measuring instrument, if you take advantage of the WPAN (Wireless Personal Area Network) in this paper to manage sensor data, a fixed 3 points (30, 60, 90 cm) and can be managed can be scientifically analyzed the state of growth of the crop. Open field environment is utilized as it is less disturbance of the interference and the frequency of the radio frequency signal of the structure provides a relatively comfortable environment. Therefore, WPAN building and data transmission scheme of the minimum cost is to be developed. In addition, the operation to enter low power mode, the algorithm is necessary because a lot of restrictions on the power supply applied to the sensor nodes and the gateway is constructed in the open field. In the experiment, verifying the effectiveness by using a network configuration of each of the sensor nodes and the gateway, and provides a method for time synchronization of the operation and a low power mode. The study protocol for the RF communication with the LoRa and to enhance communication efficiency is needed in the future.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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