KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.3
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pp.943-961
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2020
With the advent of IoT technology and Big Data computing, the importance of WSNs (Wireless Sensor Networks) has been on the rise. For energy-efficient and collection-efficient delivery of any sensed data, lots of novel wireless medium access control (MAC) protocols have been proposed and these MAC schemes are the basis of many IoT systems that leads the upcoming fourth industrial revolution. WSNs play a very important role in collecting Big Data from various IoT sensors. Also, due to the limited amount of battery driving the sensors, energy-saving MAC technologies have been recently studied. In addition, as new IoT technologies for Big Data computing emerge to meet different needs, both sensors and sinks need to be mobile. To guarantee stability of WSNs with dynamic topologies as well as frequent physical changes, the existing MAC schemes must be tuned for better adapting to the new WSN environment which includes energy-efficiency and collection-efficiency of sensors, coverage of WSNs and data collecting methods of sinks. To address these issues, in this paper, a self-organization scheme for mobile sensor networks with mobile multiple sinks has been proposed and verified to adapt both mobile sensors and multiple sinks to 3-dimensional group management MAC protocol. Performance evaluations show that the proposed scheme outperforms the previous schemes in terms of the various usage cases. Therefore, the proposed self-organization scheme might be adaptable for various computing and networking environments with big data.
In this paper a novel access scheme for uplink multiuser transmission based on IEEE 802.11ax random access in in-aircraft wireless sensor networks is proposed. The proposed scheme provides an efficient access control mechanism with three divisions of OFDMA backoff counter (OBO): access, deferring, dropping, which controls the number of potential uplink transmission stations. The proposed scheme can be used efficiently in in-aircraft wireless sensor network where a large number of sensors need to be supported. By using the proposed scheme, since in-aircraft sensors attempt channel access using the proposed differentiated OBO parameters, the number of stations exceeds the access capacity can be efficiently controlled. This paper also provides the mathematical analysis of the proposed scheme, regarding the optimal parameters. According to the performance analysis, the proposed scheme is able to efficiently control the access behavior of wireless sensors in the network.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.25
no.2
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pp.115-122
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2008
Mostly used sensors have wired powering and two-way cable systems. It is difficult to employ wired sensor network in ubiquitous era because of a number of sensors and cables. Therefore, sensor networks move from wired systems to wireless systems for the future. However, the power source is a critical obstacle for wireless sensornodes. This research represents the new power source which supplies energy sensor node, maintains over 10 years, and thus replaces batteries with limit of lifetime. The system with piezo materials scavenges extra energies such as vibration and acceleration from the environment. Then it converts the scavenged mechanical energy to electrical energy for powering a sensor, a controller and a circuit for regulating voltage and transmitting sensor value. This study explains the properties of piezo material through theoretical analysis and experiments, and demonstrates powering sensor and transmitting data with stored energy (35mJ) for 14 sec. The developed system provides a solution to overcome the critical problem of making up wireless sensor networks.
Wireless sensor networks consist of small, autonomous devices with wireless networking capabilities. In order to further increase the applicability in real world applications, minimizing energy consumption is one of the most critical issues. Therefore, accurate energy model is required for the evaluation of wireless sensor networks. In this paper we analyze the power consumption for wireless sensor networks. To develop the power consumption model, we have measured the power characteristics of commercial Kmote node based on TelosB platforms running TinyOS. Based on our model, the estimated lifetime of a battery powered sensor node can use about 6.9 months for application of human detection using PIR sensors. This result indicates that sensor nodes can be used in a monitoring system for elderly living alone.
Advances in wireless sensor network (WSN) technology have enabled small and low-cost sensors with the capability of sensing various types of physical and environmental conditions, data processing, and wireless communication. In the WSN, the sensor nodes have a limited transmission range and their processing and storage capabilities as well as their energy resources are limited. A triple umpiring system has already been proved for its better performance in WSNs. The clustering technique is effective in prolonging the lifetime of the WSN. In this study, we have modified the ad-hoc on demand distance vector routing by incorporating signal-to-noise ratio (SNR) based dynamic clustering. The proposed scheme, which is an efficient and secure routing protocol for wireless sensor networks through SNR-based dynamic clustering (ESRPSDC) mechanisms, can partition the nodes into clusters and select the cluster head (CH) among the nodes based on the energy, and non CH nodes join with a specific CH based on the SNR values. Error recovery has been implemented during the inter-cluster routing in order to avoid end-to-end error recovery. Security has been achieved by isolating the malicious nodes using sink-based routing pattern analysis. Extensive investigation studies using a global mobile simulator have shown that this hybrid ESRP significantly improves the energy efficiency and packet reception rate as compared with the SNR unaware routing algorithms such as the low energy aware adaptive clustering hierarchy and power efficient gathering in sensor information systems.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.6
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pp.2546-2566
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2016
This paper investigates an efficient transmission scheme for the remote wireless sensors to receive information which is rarely discussed in the integrated remote wireless sensor and multibeam satellite networks (IWSMSNs). The networks can be employed to exchange sensing information for emergency scenario, ocean scenario, and so on, which are isolated from available terrestrial networks. As the efficient transmission link is important to the IWSMSNs, we propose a hybrid full frequency (HFF) precoding by taking advantage of frequency reuse and multiple-input multiple-output (MIMO) precoding. Considering energy efficiency and sinks fairness are crucial to transmission link, thus the HFF precoding problems are formulated as transmit power minimization (TPM) and max-min fair (MMF) received signal to interference plus noise ratio (SINR) problems, which can be transformed to indefinite quadratic optimization programs. Then this paper presents a semi-definite programming (SDP) algorithm to solve the problems for the IWSMSNs. The promising potential of HFF for the real IWSMSNs is demonstrated through simulations.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.15
no.12
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pp.2563-2567
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2011
Advances in smart sensors, embedded systems, low-power design, ad-hoc networks and MEMS have allowed the development of low-cost small sensor nodes with computation and wireless communication capabilities that can form distributed wireless sensor networks. Time information and time synchronization are fundamental building blocks in wireless sensor networks since many sensor network applications need time information for object tracking, consistent state updates, duplicate detection and temporal order delivery. Various time synchronization protocols have been proposed for sensor networks because of the characteristics of sensor networks which have limited computing power and resources. However, none of these protocols have been designed with time representation scheme in mind. Global time format such as UTC TOD (Universal Time Coordinated, Time Of Day) is very useful in sensor network applications. In this paper we propose network time protocol extension for global time presentation in wireless sensor networks.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2012.10a
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pp.154-156
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2012
This paper presents a user authentication scheme for healthcare application using wireless medical sensor networks, where wireless medical sensors are used for patients monitoring. These medical sensors' sense the patient body data and transmit it to the professionals (e.g., doctors, nurses, and surgeons). Since, the data of an individual are highly vulnerable; it must ensures that patients medical vital signs are secure, and are not exposed to an unauthorized person. In this regards, we have proposed a user1 authentication scheme for healthcare application using medical sensor networks. The proposed scheme includes: a novel two-factor professionals authentication (user authentication), where the healthcare professionals are authenticated before access the patient's body data; a secure session key is establish between the patient sensor node and the professional at the end of user authentication. Furthermore, the analysis shows that the proposed scheme is safeguard to various practical attacks and achieves efficiency at low computation cost.
Park, Na-Yeon;Son, Cheol-Su;Lee, Sung-Jae;Hwang, In-Moon;Kim, Won-Jung
Journal of information and communication convergence engineering
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v.6
no.4
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pp.459-465
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2008
Locations of nodes as well as gathered data from nodes are very important because generally multiple nodes are deployed randomly and data are gathered in wireless sensor network. Since the nodes composing wireless sensor network are low cost and low performance devices, it is very difficult to add specially designed devices for positioning into the nodes. Therefore in wireless sensor network, technology positioning nodes precisely using low cost is very important and valuable. This research proposes Cooperative Positioning System, which raises accuracy of location positioning and also can find positions on multiple sensors within limited times.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.33
no.9B
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pp.832-844
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2008
Distributed localization algorithms are necessary for large-scale wireless sensor network applications. In this paper, we introduce an efficient node distribution based localization algorithm that emphasizes simple refinement and low system load for low-cost and low-rate wireless sensors. Each node adaptively chooses neighbor nodes for sensors, update its position estimate by minimizing a local cost function and then passes this update to the neighbor nodes. The update process considers a distribution of nodes for large-scale networks which have same density in a unit area for optimizing the system performance. Neighbor nodes are selected within a range which provides the smallest received signal strength error based on the real experiments. MATLAB simulation showed that the proposed algorithm is more accurate than trilateration and les complex than multidimensional scaling. The implementation on MicaZ using TinyOS-2.x confirmed the practicality of the proposed algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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