A cluster topology was proposed with the assumption of zero noise to improve the performance of wireless body area networks (WBANs). However, in WBANs, the transmission power should be reduced as low as possible to avoid the effect of electromagnetic waves on the human body and to extend the lifetime of a battery. Therefore, in this work, we consider a bit error rate for a cluster-based WBAN and analyze the performance of the system while the transmission of sensors and cluster headers (CHs) is controlled. Moreover, a hierarchical topology is proposed for the cluster-based WBAN to further improve the throughput of the system; this proposed system is called as the hierarchical cluster WBAN. The hierarchical cluster WBAN is combined with a transmission control scheme, that is, complete control, spatial reuse superframe, to increase the throughput. The proposed system is analyzed and evaluated based on several factors of the system model, such as signal-to-noise ratio, number of clusters, and number of sensors. The calculation result indicates that the proposed hierarchical cluster WBAN outperforms the cluster-based WBAN in all analyzed scenarios.
Khasawneh, Ahmad;Bin Abd Latiff, Muhammad Shafie;Chizari, Hassan;Tariq, MoeenUddin;Bamatraf, Abdullah
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.2
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pp.504-527
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2015
Underwater wireless sensor networks (UWSNs) are similar to the terrestrial sensor networks. Nevertheless, there are different characteristics among them such as low battery power, limited bandwidth and high variable propagation delay. One of the common major problems in UWSNs is determining an efficient and reliable routing between the source node and the destination node. Therefore, researchers tend to design efficient protocols with consideration of the different characteristics of underwater communication. Furthermore, many routing protocols have been proposed and these protocols may be classified as location-based and location-free routing protocols. Pressure-based routing protocols are a subcategory of the location-free routing protocols. This paper focuses on reviewing the pressure-based routing protocols that may further be classified into non-void avoidance protocols and void avoidance protocols. Moreover, non-void avoidance protocols have been classified into single factor based and multi factor based routing protocols. Finally, this paper provides a comparison between these protocols based on their features, performance and simulation parameters and the paper concludes with some future works on which further study can be conducted.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.2
no.5
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pp.265-277
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2008
In spite of previous common assumptions about the incompatibility of public key cryptography (PKC) schemes with wireless sensor networks (WSNs), recent works have shown that they can be utilized for such networks in some manner. The major challenge of employing a PKC-based scheme in a wireless sensor network is posed by the resource limitations of the tiny sensors. Considering this sensor feature, in this paper we propose an efficient PKC-based security architecture with relatively lower resource requirements than those of previously proposed PKC schemes for WSN. In addition, our scheme aims to provide robust security in the network. Our security architecture comprises two basic components; a key handshaking scheme based on simple, linear operations and the derivation of a decryption key by a receiver node. Our architecture enables node-to-base-station and node-to-node secure communications. Analysis and simulation results show that our proposed architecture ensures a good level of security for network communications, and can be effectively implemented with the limited computational, memory, and energy budgets of current-generation sensor nodes.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.5
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pp.2245-2266
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2016
The hop count routing metric is widely used in routing protocols of Wireless Sensor Networks (WSNs) due to its simplicity and effectiveness. With a lower hop count route, fewer transmissions are required to send a packet from the source to the destination. This can improve the throughput of a network because fewer transmissions results in less channel contention and interference. Despite this, the hop count routing metric may not be ideal for mobile scenarios where the topology of a network changes constantly and rapidly. In this paper, we propose to increase route stability in mobile WSNs by discovering paths that are more stable during route discoveries using routing metrics. Two routing metrics were proposed, the true beauty of these routing metrics lies in the fact that they can even be used even without specialized hardware such as GPS and other sensors. We implemented the proposed routing metrics in the AODV routing protocol and found that they are highly effective and outperform other stability-based routing metrics and the hop count routing metric.
Due to uncertainties in target motion and randomness of deployed sensor nodes, the problem of imbalance of energy consumption arises from sensor scheduling. This paper presents an energy-efficient adaptive sensor scheduling for a target monitoring algorithm in a local monitoring region of wireless sensor networks. Owing to excessive scheduling of an individual node, one node with a high value generated by a decision function is preferentially selected as a tasking node to balance the local energy consumption of a dynamic clustering, and the node with the highest value is chosen as the cluster head. Others with lower ones are in reserve. In addition, an optimization problem is derived to satisfy the problem of sensor scheduling subject to the joint detection probability for tasking sensors. Particles of the target in particle filter algorithm are resampled for a higher tracking accuracy. Simulation results show this algorithm can improve the required tracking accuracy, and nodes are efficiently scheduled. Hence, there is a 41.67% savings in energy consumption.
The emerging energy harvesting technology, which has been successfully integrated into Wireless Sensor Networks, enables sensor batteries to be charged using renewable energy sources. In the meantime, the problem of Minimum Latency Aggregation Scheduling (MLAS) in battery-powered WSNs has been well studied. However, because sensors have limited energy harvesting capabilities, captured energy is limited and varies greatly between nodes. As a result, all previous MLAS algorithms are incompatible with Battery-Free Wireless Sensor Networks (BF-WSNs). We investigate the MLAS problem in BF-WSNs in this paper. To make the best use of the harvested energy, we build an aggregation tree that leverages the energy harvesting rates of the sensor nodes with an intuitive explanation. The aggregation tree, which determines sender-receiver pairs for data transmission, is one of the two important phases to obtain a low data aggregation latency in the BF-WSNs.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.33
no.4B
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pp.207-214
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2008
Under future internet environment, wireless sensor networks will be used in a wide range of applications. A major problem for designing sensor protocol is developing the most energy efficient technique to monitor an area of interest for a long time since sensors have some constraints such as small and a limited energy level. In addition, data latency is often a critical issue since sensory data is transmitted via multi hop fashion and need to be delivered timely for taking an appropriate action. Our motivation for designing a data forwarding protocol is to minimize energy consumption while keeping data latency bound in wireless sensor networks. In this paper, we propose a data forwarding protocol that consists of wakeup scheduling and MAC protocols, the latter of which is designed to achieve load balancing. Simulation results show that the proposed framework provides more energy-efficient delivery than other protocol.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.40
no.10
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pp.1900-1911
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2015
In this paper, we introduce backscatter communication for power-limited sensors to enable long-range transmission in wireless sensor networks, and envision a way to avoid doubly near-far problem in wireless-powered communication network (WPCN) with this technology. In backscatter based WPCN, users harvest energy from both the signal broadcasted by the hybrid access point and the carrier signal transmitted by the carrier emitter in the downlink, and then transmit their own information in a passive way via the reflection of the carrier signal using frequency-shift keying modulation in the uplink. We characterize the energy-free condition and the signal-to-noise ratio (SNR) outage zone in backscatter based WPCN. Further, we propose backscatter based harvest-then-transmit protocol to maximize the sum-throughput of the backscatter based WPCN by optimally allocating time for energy harvesting and information transmission. Numerical results demonstrate that the backscatter based WPCN increases significantly the transmission range and diminishes greatly the SNR outage zone.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.23
no.7
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pp.171-185
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2023
The cardiovascular syndrome is the dominant reason for death and the number of deaths due to this syndrome has greatly increased recently. Regular cardiac monitoring is crucial in controlling heart parameters, particularly for initial examination and precautions. The quantity of cardiac patients is rising each day and it would increase the load of work for doctors/nurses in handling the patients' situation. Hence, it needed a solution that might benefit doctors/nurses in monitoring the improvement of the health condition of patients in real-time and likewise assure decreasing medical treatment expenses. Regular heart monitoring via wireless body area networks (WBANs) including implantable and wearable medical devices is contemplated as a life-changing technique for medical assistance. This article focuses on the latest development in wearable and implantable devices for cardiovascular monitoring. First, we go through the wearable devices for the electrocardiogram (ECG) monitoring. Then, we reviewed the implantable devices for Blood Pressure (BP) monitoring. Subsequently, the evaluation of leading wearable and implantable sensors for heart monitoring mentioned over the previous six years, the current article provides uncertain direction concerning the description of diagnostic effectiveness, thus intending on making discussion in the technical communal to permit aimed at the formation of well-designed techniques. The article is concluded by debating several technical issues in wearable and implantable technology and their possible potential solutions for conquering these challenges.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.13
no.6
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pp.137-145
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2008
In general, a large-scale wireless sensor network(WSNs) is composed of hundreds of or thousands of sensor nodes. In this large-scale wireless sensor networks, it is required to maintain and manage the networks to lower management cost and obtain high energy efficiency. Users should be provided with sensing service at the level of quality for users through an efficient system. In evaluating the result data quality provided from this network to users, the number of sensors related to event detection has an important role. Accordingly, the network protocol which can provide proper QoS at the level of users demanding quality should be designed in a way such that the overall system function has not to be influenced even if some sensor nodes are in error. The energy consumption is minimized at the same time. The protocol suggested in this article is based on the LEACH protocol and is a role-based self-Organization one that is appropriate for large-scale networks which need constant monitoring.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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