This paper proposes a novel centralized clustering algorithm, "RLCA : Relative Location based Clustering Algorithm for Wireless Sensor Networks," for constructing geographically well-distributed clusters in general WSNs. RLCA does not use GPS and controls selection-rate of cluster-head based on distances between sensors and BS. We empirically show that RLCA's energy efficiency is higher than LEACH's.
Xiaoling, Guo;Xinghua, Sun;Ling, Li;Renjie, Wu;Meng, Liu
Journal of Information Processing Systems
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v.19
no.1
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pp.17-32
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2023
Centralized hierarchical routing protocols are often used to solve the problems of uneven energy consumption and short network life in wireless sensor networks (WSNs). Clustering and cluster head election have become the focuses of WSNs. In this paper, an energy balanced clustering routing algorithm optimized by sine cosine algorithm (SCA) is proposed. Firstly, optimal cluster head number per round is determined according to surviving node, and the candidate cluster head set is formed by selecting high-energy node. Secondly, a random population with a certain scale is constructed to represent a group of cluster head selection scheme, and fitness function is designed according to inter-cluster distance. Thirdly, the SCA algorithm is improved by using monotone decreasing convex function, and then a certain number of iterations are carried out to select a group of individuals with the minimum fitness function value. From simulation experiments, the process from the first death node to 80% only needs about 30 rounds. This improved algorithm balances the energy consumption among nodes and avoids premature death of some nodes. And it greatly improves the energy utilization and extends the effective life of the whole network.
In this paper, we propose a novel centralized energy-efficient clustering algorithm, called "MCCA : Max k-Cut based Clustering Algorithm for Wireless Sensor Networks." The algorithm does not use location information and constructs clusters via a distributive Max k-Cut based cluster-head election method, where only relative and approximate distance information with neighbor nodes is used and nodes, not having enough energy, are excluded for cluster-heads for a specific period. We show that the energy efficiency performance of MCCA is better than that of LEACH, EECS and similar to BCDCP's by simulation studies.
The energy consumption problem in wireless sensor networks is investigated. The problem is to expend as little energy as possible receiving and transmitting data, because of constrained battery. In this paper, in order to extend the lifetime of the network, we proposed a location-based clustering algorithm for wireless sensor network with skewed-topology. The proposed algorithm is to deploy multiple child nodes at the sink to avoid bottleneck near the sink and to save energy. Proposed algorithm can reduce control traffic overhead by creating a dynamic cluster. We have evaluated the performance of our clustering algorithm through an analysis and a simulation. We compare our algorithm's performance to the best known centralized algorithm, and demonstrate that it achieves a good performance in terms of the life time.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.2
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pp.326-354
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2014
In this paper, a new green clustering algorithm is proposed to be as a first approach in the framework of an energy efficient strategy for centralized enterprise high-density WLANs. Traditionally, in order to maintain the network coverage, all the APs within the WLAN have to be powered-on. Nevertheless, the new algorithm can power-off a large proportion of APs while the coverage is maintained as its always-on counterpart. The two main components of the new approach are the faster procedure based on K-means and the more accurate procedure based on Evolutionary Algorithm (EA), respectively. The two procedures are processes in parallel for different designed requirements and there is information interaction in between. In order to implement the new algorithm, EA is applied to handle the optimization of multiple objectives. Moreover, we adapt the method for selection and recombination, and then introduce a new operator for mutation. This paper also presents simulations in scenarios modeled with ray-tracing method and FDTD technique, and the results show that about 67% to 90% of energy consumption can be saved while it is able to maintain the original network coverage during periods when few users are online or the traffic load is low.
This study introduces a novel approach for locating damage in a structure using wireless sensor system with local level computational capability to alleviate data traffic load on the centralized computation. Smart wireless sensor systems, capable of iterative damage-searching, mimic an optimization process in a decentralized way. The proposed algorithm tries to detect damage in a structure by monitoring abnormal increases in strain measurements from a group of wireless sensors. Initially, this clustering technique provides a reasonably effective sensor placement within a structure. Sensor clustering also assigns a certain number of master sensors in each cluster so that they can constantly monitor the structural health of a structure. By adopting a voting system, a group of wireless sensors iteratively forages for a damage location as they can be activated as needed. Since all of the damage searching process occurs within a small group of wireless sensors, no global control or data traffic to a central system is required. Numerical simulation demonstrates that the newly developed searching algorithm implemented on wireless sensors successfully localizes stiffness damage in a plate through the local level reconfigurable function of smart sensors.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.41
no.3
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pp.37-45
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2004
In this paper we propose Clustered Group Multicast by Clustering Algorithm in Wireless Mobile Ad-hoc Network. The proposed scheme applies to Weighted Cluster Algorithm Ad-hoc network is a collection of wireless mobile hosts forming a temporary network without the aid of any centralized administration or reliable support services such as wired network and base station. In ad hoc network muting protocol because of limited bandwidth and high mobility robust, simple and energy consume minimal. WCGM method uses a base structure founded on combination weighted value and applies combination weight value to cluster header keeping data transmission by seeped flooding, which is the advantage of the exiting FGMP method. Because this method has safe and reliable data transmission, it shows the effect to decrease both overhead to preserve transmission structure and overhead for data transmission.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.7
no.4
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pp.475-479
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2009
In ad hoc network, the scarce energy management of the mobile devices has become a critical issue in order to extend the network lifetime. Current research activity for the Minimum Energy Multicast (MEM) problem has been focused on devising efficient centralized greedy algorithms for static ad hoc networks. In this paper, we consider mobile ad hoc networks(MANETs) that could provide the reliable monitoring and control of a variety of environments for remote place. Mobility of MANET would require the topology change frequently compared with a static network. To improve the routing protocol in MANET, energy efficient routing protocol would be required as well as considering the mobility would be needed. In this paper, we propose a new method, the CACH(Context-aware Clustering Hierarchy) algorithm, a hybrid and clustering-based protocol that could analyze the link cost from a source node to a destination node. The proposed analysis could help in defining the optimum depth of hierarchy architecture CACH utilize. The proposed CACH could use localized condition to enable adaptation and robustness for dynamic network topology protocol and this provide that our hierarchy to be resilient. As a result, our simulation results would show that CACH could find energy efficient depth of hierarchy of a cluster.
MQTT protocol is one of open Publish / Subscribe systems for IoT information transmission. In this paper, we are proposing an algorithm to assign a subscriber, which dynamically participate in MQTT clustering system, to an appropriate broker. In MQTT systems with a centralized broker, there are losses of connectivity and messages between subscribers and brokers. In this paper, we addressed this issue for developing scalable open IoT systems and consider clustering MQTT brokers on the SDN infrastructure. In particular, this paper focuses on the problem of allocating subscribers to brokers in accordance with sharing brokers' topics to reduce brokers' load and communication cost in SDN based MQTT cluster. The Experimental results show that the proposed algorithm will reduce the load and the cost as compared to existing methods.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.20
no.4
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pp.171-176
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2020
This paper proposes polynomial-time algorithm for maximum weighted independent set(MWIS) problem that is well known as NP-hard. The known algorithms for MWIS problem are polynomial-time to specialized in particular graph type, distributed, or clustering method. But there is no unified algorithm is suitable to all kinds of graph types. Therefore, this paper suggests unique polynomial-time algorithm that is suitable to all kinds of graph types. The proposed algorithm merges the maximum weighted vertex vi and maximum weighted vertex vj that is not adjacent to vi. As a result of apply to undirected graphs and trees, this algorithm can be get the optimal solution. This algorithm improves previously known solution to new optimal solution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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