• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권12호
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• pp.1224-1228
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• 2010

기존 무선 센서 네트워크에서의 클러스터 기반 라우팅 기법은 첫째, 임의의 헤더 선출로 인하여, 일부 클러스터에 노드가 편중되는 문제점이 발생한다. 둘째, 실제 환경에서의 통신 범위를 고려하지 않기 때문에, 라우팅 경로의 신뢰도가 저하된다. 마지막으로, 헤더 선정을 위해 모든 센서 노드 정보를 전송하기 때문에, 데이터 전송 오버헤드가 증가한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 메시지 수신 성공률을 이용한 클러스터 기반 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안하는 기법용 첫째, 노드 편중도를 해결하기 위하여 노드의 밀집도 및 연결성을 이용하여 클러스터 헤더를 선정하고, 분할 및 병합을 수행한다. 둘째, 라우팅 경로의 신뢰도 향상을 위하여, 실제 환경에 적용 가능한 메시지 수신 성공률을 기반으로 데이터 전송 경로를 설정한다. 마지막으로 데이터 전송 오버헤드의 감소를 위하여, 모든 센서 노드는 자신의 이웃 노드 정보만을 이용하여 헤더 선정 및 클러스터 구성 작업을 수행한다.

• International Journal of Advanced Culture Technology
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• 제4권2호
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• pp.19-26
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• 2016

The most important factor in the wireless sensor network is the use of effective energy and increase in lifetime of the individual nodes in order to operate the wireless network more efficiently. For this purpose, various routing protocols have been developed. The LEACH such a protocol, well known among typical cluster routing protocols. However, when a cluster head is selected, the energy consumption may not be equal because it does not take into account the energy of the nodes. In this paper, we seek to improve the cluster head selection method according to residual energy of each sensor node. This method then adaptively applies the LEACH algorithm and the cluster head section algorithm with consideration of node energy in accordance with the energy of the whole sensor field. Through the simulation, it was found that this proposed algorithm was effective.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제19권1호
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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.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권8호
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• pp.2140-2156
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• 2023

The Wireless Sensor Network (WSN), is constructed out of teeny-tiny sensor nodes that are very low-cost, have a low impact on the environment in terms of the amount of power they consume, and are able to successfully transmit data to the base station. The primary challenges that are presented by WSN are those that are posed by the distance between nodes, the amount of energy that is consumed, and the delay in time. The sensor node's source of power supply is a battery, and this particular battery is not capable of being recharged. In this scenario, the amount of energy that is consumed rises in direct proportion to the distance that separates the nodes. Here, we present a Hybrid Firefly Glow-Worm Swarm Optimization (HF-GSO) guided routing strategy for preserving WSNs' low power footprint. An efficient fitness function based on firefly optimization is used to select the Cluster Head (CH) in this procedure. It aids in minimising power consumption and the occurrence of dead sensor nodes. After a cluster head (CH) has been chosen, the Glow-Worm Swarm Optimization (GSO) algorithm is used to figure out the best path for sending data to the sink node. Power consumption, throughput, packet delivery ratio, and network lifetime are just some of the metrics measured and compared between the proposed method and methods that are conceptually similar to those already in use. Simulation results showed that the proposed method significantly reduced energy consumption compared to the state-of-the-art methods, while simultaneously increasing the number of functioning sensor nodes by 2.4%. Proposed method produces superior outcomes compared to alternative optimization-based methods.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 춘계학술대회
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• pp.612-615
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• 2012

무선 센서 네트워크는 제한된 에너지를 사용하기 때문에 에너지 효율성을 증가시키는 것이 매우 중요하다. 일반적인 무선 센서 네트워크에서 특정 지역에 무작위로 배포된 센서노드는 배포 방법 및 환경에 영향을 받아 불균형하게 분포되어 센서 노드 밀집 지역이 발생되며 이는 네트워크의 전체적 수명을 단축시키는 단점이 된다. 따라서 본 논문에서는 센서 노드 밀집 지역에 클러스터 헤드를 추가적으로 선출하여 무선 센서 네트워크의 수명을 연장시키는 알고리즘을 제안한다. 클러스터링의 대표적인 LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy) 클러스터링을 이용하여 네트워크를 구성하였을 때와 제안한 알고리즘을 이용하여 네트워크를 구성하였을 때 본 논문에서 제안한 알고리즘을 이용한 네트워크가 전체적으로 균등한 에너지를 유지하고 있음을 알 수 있다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.111-116
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• 2009

LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Heirarchy)는 한정된 에너지를 가지는 무선 센서 네트워크에서 에너지 소비를 최소화하기 위한 대표적인 계층적 프로토콜이다. LEACH 에서는 노드들의 균형적인 에너지 소비를 위해 확률적으로 랜덤(Random)하게 클러스터 헤드를 결정한다. 이를 개선한 LEACH-C에서는 평균에너지 잔량을 구해 이를 넘는 노드를 중심으로 헤드를 선정하여 네트워크의 전체 주기를 늘리고자 하였다. 그러나 라운드가 지속될수록 에너지 평균잔량 및 네트워크 환경이 변화하기 때문에 이를 고려한 프로토콜 개선이 필요하다. 본 논문에서는 LEACH, LEACH-C에서 소모되는 에너지를 고려하지 않은 라운드타임 때문에 낭비되는 에너지를 줄이기 위한 새로운 라운드타임 설정을 제시하였다. 또한 클러스터 헤드 선정을 위해 임계값을 선정하여 이를 기준으로 라운드 설정 및 헤드 설정을 하였다. 실험결과를 통해 기존 프로토콜에 비해 향상된 성능을 보였고, 향후 이를 더 확대하여 다양한 환경에 적용해 보고자 한다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제10권4호
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• pp.384-389
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• 2012

In this paper, we examine the problems of the low energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) protocol and present ideas for improvement by selecting the cluster head node. The main problem with LEACH lies in the random selection of cluster heads. There exists a probability that the formed cluster heads are unbalanced and may remain in one part of the network, which makes some part of the network unreachable. In this paper, we present a new version of the LEACH protocol called the improved LEACH (ILEACH) protocol, which a cluster head is selected based on its ratio between the current energy level and an initial energy level, and multiplies by the root square of its number of neighbor nodes. The simulation results show that the proposed ILEACH increases the energy efficiency and network lifetime.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제27권10호
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• pp.50-58
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• 2013

In Wireless Sensor Network, clustering scheme is used to prolong the lifetime of WSN by efficient usage of energy of sensor. In the distributed clustering protocol just like LEACH, every sensor in a network plays a cluster head role once during each epoch. So the FND is prolonged. But, even though every sensor plays a head role, the energy consumed by each sensor is different because the energy consumed increases according to the distance to the Base Station by the way of multiple increase. In this paper, we propose a mechanism to select a head depending on the distance to Base Station, which extends the timing of FND occurrence by 68% compared to the LEACH and makes network stable.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권6호
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• pp.91-105
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• 2010

유비쿼터스 컴퓨팅 시대의 핵심 기반 기술로서 무선 센서 네트워크 통신 기술에 대한 연구가 점차 확산되고 있다. 특히 센서 노드는 에너지 자원이 한정되어 있기 때문에, 에너지 효율적인 라우팅 기법을 통해 통신 에너지를 감소시키는 것이 가장 중요하다. 기존의 클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 헤더를 임의로 선정함으로써 효율적으로 클러스터 헤더를 선정하지 못하는 문제점을 지닌다. 또한 기존의 클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 대규모 크기의 네트워크를 지원하지 못하기 때문에 다양한 응용에서 활용될 수 없다. 따라서, 본 논문에서는 기존 클러스터 기반 라우팅 기법의 문제점을 해결하기 위하여, 대표경로를 이용한 새로운 클러스터 기반 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안하는 기법은 홉 수 기반의 대표경로를 생성함으로써 분산된 클러스터 헤더를 지닌 효율적인 클러스터를 구성한다. 또한, 클러스터 멤버 노드와 클러스터 헤더간의 데이터 통신 및 클러스터 헤더간의 통신을 위하여 멀티 홉 통신을 지원한다. 마지막으로 LEACH와 Mutihop-LEACH와의 성능 비교를 통해 제안하는 기법이 신뢰성 및 확장성 측면에서 성능이 우수함을 제시한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권7호
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• pp.3494-3510
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• 2019

Wireless sensor networks encounter energy saving as a major issue as the sensor nodes having no rechargeable batteries and also the resources are limited. Clustering of sensors play a pivotal role in energy saving of the deployed sensor nodes. However, in the cluster based wireless sensor network, the cluster heads tend to consume more energy for additional functions such as reception of data, aggregation and transmission of the received data to the base station. So, careful selection of cluster head and formation of cluster plays vital role in energy conservation and enhancement of lifetime of the wireless sensor networks. This study proposes a new mutation chemical reaction optimization (MCRO) which is an algorithm based energy efficient clustering protocol termed as MCRO-ECP, for wireless sensor networks. The proposed protocol is extensively developed with effective methods such as potential energy function and molecular structure encoding for cluster head selection and cluster formation. While developing potential functions for energy conservation, the following parameters are taken into account: neighbor node distance, base station distance, ratio of energy, intra-cluster distance, and CH node degree to make the MCRO-ECP protocol to be potential energy conserver. The proposed protocol is studied extensively and tested elaborately on NS2.35 Simulator under various senarios like varying the number of sensor nodes and CHs. A comparative study between the simulation results derived from the proposed MCRO-ECP protocol and the results of the already existing protocol, shows that MCRO-ECP protocol produces significantly better results in energy conservation, increase network life time, packets received by the BS and the convergence rate.