Building wireless sensor networks requires a constituting sensor node to consider the following limited hardware resources: a small battery lifetime limiting available power supply for the sensor node, a low-power microprocessor with a low-performance computing capability, and scarce memory resources. Despite such limited hardware resources of the sensor node, the sensor node platform needs to activate real-time sensing, guarantee the real-time processing of sensing data, and exchange data between individual sensor nodes concurrently. Therefore, in this paper, we propose an energy-efficient real-time task scheduling technique for battery-powered wireless sensor nodes. The proposed energy-efficient task scheduling technique controls the microprocessor's operating frequency and reduces the power consumption of a task by exploiting the slack time of the task when the actual execution time of the task can be less than its worst case execution time. The outcomes from experiments showed that the proposed scheduling technique yielded efficient performance in terms of guaranteeing the completion of real-time tasks within their deadlines and aiming to provide low power consumption.
Amoroso, Francesco;Pecora, Rosario;Ciminello, Monica;Concilio, Antonio
Smart Structures and Systems
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v.16
no.3
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pp.383-399
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2015
Today, as railways increase their capacity and speeds, it is more important than ever to be completely aware of the state of vehicles fleet's condition to ensure the highest quality and safety standards, as well as being able to maintain the costs as low as possible. Operation of a modern, dynamic and efficient railway demands a real time, accurate and reliable evaluation of the infrastructure assets, including signal networks and diagnostic systems able to acquire functional parameters. In the conventional system, measurement data are reliably collected using coaxial wires for communication between sensors and the repository. As sensors grow in size, the cost of the monitoring system can grow. Recently, auto-powered wireless sensor has been considered as an alternative tool for economical and accurate realization of structural health monitoring system, being provided by the following essential features: on-board micro-processor, sensing capability, wireless communication, auto-powered battery, and low cost. In this work, an original harvester device is designed to supply wireless sensor system battery using train bogie energy. Piezoelectric materials have in here considered due to their established ability to directly convert applied strain energy into usable electric energy and their relatively simple modelling into an integrated system. The mechanical and electrical properties of the system are studied according to the project specifications. The numerical formulation is implemented with in-house code using commercial software tool and then experimentally validated through a proof of concept setup using an excitation signal by a real application scenario.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2012.05a
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pp.858-861
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2012
Distributed sensor nodes for environmental monitoring, have a problem of difficult and expensive battery change. In this case, renewable energy such as solar energy is helpful. We can use high-quality solar energy everyday. In this paper, we model photovoltaic energy prediction model for sensor nodes, which includes charge and discharge characteristics as well as seasonal and monthly characteristics of the solar energy. Our model is useful to predict energy consumption of solar-powered sensor nodes realistically using real world use data of the nodes.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.52
no.3
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pp.19-24
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2015
We introduce an optimization of the number of base station antennas in massive multiple-input multiple-output (MIMO) wireless powered communication network (WPCN). We use channel hardening property of massive MIMO system to approximate channel gain in terms of the number of base station antennas. Then, we find an optimal solution by partial differential and obtain a closed form solution by using Lambert-W function. The simulation results show that the approximation and the method of solving the optimization problem are reasonable, and the optimal solution of proposed scheme is almost identical to the optimal number of base station antennas by the exhaustive search method.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.10
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pp.4848-4863
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2016
The explosive wireless data service requirement accompanied with carbon dioxide emission and consumption of traditional energy has put pressure on both industria and academia. Wireless networks powered with the uneven and intermittent generated renewable energy have been widely researched and lead to a new research paradigm called green communication. In this paper, we comprehensively consider the total generated renewable energy, QoS requirement and channel quality, then propose a utility based renewable energy allocation policy. The utility here means the satisfaction degree of users with a certain amount allocated renewable energy. The energy allocation problem is formulated as a constraint optimization problem and a heuristic algorithm with low complexity is derived to solve the raised problem. Numerical results show that the renewable energy allocation policy is applicable not only to soft QoS, but also to hard QoS and best effort QoS. When the renewable energy is very scarce, only users with good channel quality can achieve allocated energy.
In wireless sensor networks where there is no centralized base station, each node has limited transmission range and the multi-hop routing for transmitting data to the destination is the one of the important technical issues. In particular, the wireless sensor network is not powered by external power source but operates by its own battery, so it is required to maximize the network life through efficient use of energy. To balance the power consumption, the residual power based adaptive power control is required in routing protocol. In this paper, we propose a routing protocol that prolongs the network lifetime by balancing the power consumption among the nodes by controlling the transmit power according to the residual power. We evaluate the proposed routing protocol using extensive simulation, and the results show that the proposed routing scheme can balance the power consumption and prolong network lifetime.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.9
no.3
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pp.341-346
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2011
Wireless sensor networks (WSNs) are formed by a great quantity of sensor nodes, which are consisted of battery-powered and some tiny devices. In WSN, both efficient energy management and Quality of Service (QoS) are important issues for some applications. Real-time services are usually employed to satisfy QoS requirements in critical environment. This paper proposes a real-time MAC (Medium Access Control) protocol with extended backoff scheme for wireless sensor networks. The basic idea of the proposed protocol employs (m,k)-firm constraint scheduling which is to adjust the contention window (CW) around the optimal value for decreasing the dynamic failure and reducing collisions DBP (Distant Based Priority). In the proposed protocol, the scheduling algorithm dynamically assigns uniform transmitting opportunities to each node. Numerical results reveal the effect of the proposed backoff mechanism.
Lee, HwaMin;Min, Se Dong;Choi, Min-Hyung;Lee, DaeWon
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.3
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pp.1321-1332
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2016
Wireless sensor networks (WSN) are self-organized networks that typically consist of thousands of low-cost, low-powered sensor nodes. The reliability and availability of WSNs can be affected by faults, including those from radio interference, battery exhaustion, hardware and software failures, communication link errors, malicious attacks, and so on. Thus, we propose a novel multi-agent fault tolerant system for wireless sensor networks. Since a major requirement of WSNs is to reduce energy consumption, we use multi-agent and mobile agent configurations to manage WSNs that provide energy-efficient services. Mobile agent architecture have inherent advantages in that they provide energy awareness, scalability, reliability, and extensibility. Our multi-agent system consists of a resource manager, a fault tolerance manager and a load balancing manager, and we also propose fault-tolerant protocols that use multi-agent and mobile agent setups.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.9
no.4
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pp.83-88
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2020
In Solar-powered wireless sensor networks(SP-WSN), the battery is periodically charged, so the best use of harvested energy is more important, rather than minimizing energy consumption. Meanwhile, as is well known, the reliability of communication between sensor nodes is very limited due to the resource-constraint of sensor nodes. In this paper, we propose an advanced FEC (forward error correction) scheme which can give SP-WSN more reliability for communication. Firstly, the proposed scheme uses energy modeling to calculate the amount of surplus energy which can be utilized for extra operations, and then determines the number of additional parity bits according to this amount of surplus energy. At the same time, link quality modeling calculates the optimal parity bits for error recovery in the current data communication environment. Finally, by considering these two parity sizes, it is possible to determine the optimal parity size that can maximize the data reliability without affecting the node black out. Performance verification was performed by comparing the amount of data collected at the sink and the number of outage nodes with other schemes.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.23
no.2
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pp.169-179
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2013
Recently, with rapid advances of mobile devices such as smart phone and wireless networking, a number of services using mobile device based wireless network have been explosively increasing. From the viewpoint of security, because wireless network is more vulnerable than wired network, strong security is required in wireless network. On the contrary, the security for mobile devices has to be efficient due to the restrictions of battery powered mobile device such as low computation, low memory space and high communication cost. Therefore, in this paper, we propose an efficient authentication scheme with mobile devices in wireless network environment. The proposed scheme satisfies security requirements for the service using mobile device and it is suitable in wireless network environment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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