Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.24
no.3
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pp.166-171
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2023
Efficient energy management is a very important factor in sensor networks with limited resources, and cluster techniques have been studied a lot in this respect. However, a problem may occur in which energy use of the cluster header is concentrated, and when the cluster header is not evenly distributed over the entire area but concentrated in a specific area, the transmission distance of the cluster members may be large or very uneven. The transmission distance can be directly related to the problem of energy consumption. Since the energy of a specific node is quickly exhausted, the lifetime of the sensor network is shortened, and the efficiency of the entire sensor network is reduced. Thus, balanced energy consumption of sensor nodes is a very important research task. In this study, factors for balanced energy consumption by cluster headers and sensor nodes are analyzed, and a balancing distribution clustering method in which cluster headers are balanced distributed throughout the sensor network is proposed. The proposed cluster method uses multi-hop routing to reduce energy consumption of sensor nodes due to long-distance transmission. Existing multi-hop cluster studies sets up a multi-hop cluster path through a two-step process of cluster setup and routing path setup, whereas the proposed method establishes a hierarchical cluster routing path in the process of selecting cluster headers to minimize the overhead of control messages.
With the widespread use of modern clean energy, lithium-ion batteries have become essential as a more reliable energy storage component in the energy Internet. However, due to the difference in monomers, some of the battery over-charge or over-discharge in battery packs restrict their use. Therefore, a novel multiphase interleaved converter for reducing the inconsistencies of the individual cells in a battery pack is proposed in this paper. Based on the multiphase converter branches connected to each lithium battery, this circuit realizes energy transferred from any cell(s) to any other cell(s) complementarily. This flexible interlaced converter is composed of an improved bi-directional Buck-Boost circuit that is presented with its own available control method. A simulation model based on the PNGV model of fundamental equalization is built with four cells in PSIM. Simulation and experimental results demonstrate that converter and its control achieve simple and fast equalization. Furthermore, a comparison of traditional methods and the HNFABC equalization is provided to show the performance of the converter and the control of lithium-based battery stacks.
The routing algorithm many used in the wireless sensor network features the clustering method to reduce the amount of data transmission from the energy efficiency perspective. However, the clustering method results in high energy consumption at the cluster head node. Dynamic clustering is a method used to resolve such a problem by distributing energy consumption through the re-selection of the cluster head node. Still, dynamic clustering modifies the cluster structure every time the cluster head node is re-selected, which causes energy consumption. In other words, the dynamic clustering approaches examined in previous studies involve the repetitive processes of cluster head node selection. This consumes a high amount of energy during the set-up process of cluster generation. In order to resolve the energy consumption problem associated with the repetitive set-up, this paper proposes the Round-Robin Cluster Header (RRCH) method that fixes the cluster and selects the head node in a round-robin method The RRCH approach is an energy-efficient method that realizes consistent and balanced energy consumption in each node of a generated cluster to prevent repetitious set-up processes as in the LEACH method. The propriety of the proposed method is substantiated with a simulation experiment.
Most ad-hoc routing protocols such as AODV(Ad Hoc On-Demand Distance Vector) and DSR(Dynamic Source Routing) do not try to search for new routes if the network topology does not change. Hence, with low node mobility, traffic may be concentrated on several nodes, which results in long end-to-end delay due to congestion at the nodes. Furthermore, since some specific nodes are continuously used for long duration, their battery power may be rapidly exhausted. Expiration of nodes causes connections traversing the nodes to be disrupted and makes many routing requests be generated at the same time. Therefore, we propose a load balancing approach called Simple Load-balancing Approach (SLA), which resolves the traffic concentration problem by allowing each node to drop RREQ (Route Request Packet) or to give up packet forwarding depending on its own traffic load. Meanwhile, mobile nodes nay deliberately give up forwarding packets to save their own energy. To make nodes volunteer in packet forwarding. we also suggest a payment scheme called Protocol-Independent Fairness Algorithm (PIEA) for packet forwarding. To evaluate the performance of SLA, we compare two cases where AODV employs SLA or not. Simulation results show that SLA can distribute traffic load well and improve performance of entire ad-hoc networks.
The purpose of this paper is to study on China's emergence and its influence on international society against the U.S. hegemony. Recently, China's influence has proliferated in Central Asia as well as East Asia at a rapid rate. China, through its soft balancing strategy, increased its influence in Central Asia in response to the U.S. power and behavior. This study analyzes the relationship among China and Central Asia with the view of soft balancing theory. In order to determine whether China's strategy on Central Asia is soft balancing, this paper presents three indicators: 1) Second-tier major power is willing to take a strategy that increase diplomatic cost of hegemony or counter the hegemony influence through using regional and global multilateral cooperation. 2) Second-tier major power is willing to not only increase its influence by strengthening regional economic cooperation, but also check the extension of the hegemony economic influence into its boundary. 3) Second-tier major power intends to prevent expanding hegemony military influence into the region through limited military cooperation and increasing military spending, and denying territory. This paper analyze China's multi-polar strategy, economic and energy cooperation with Central Asia countries, and the military and security cooperation with multilateral organizations such as SCO.
Since sensor networks consist of sensor nodes with limited energy resources, so efficient energy use of sensor nodes is very important in the design of sensor networks. Sensor nodes consume a lot of energy for data transmission. Clustering technique is used to efficiently use energy in data transmission. Recently, mobile sink techniques have been proposed to reduce the energy load concentrated on the cluster header near a sink node. The CMS(Cluster-based Mobile sink) technique minimizes the generation of control messages by creating a data transmission path while creating clusters, and supports the inter-cluster one-hop transmission. But, there is a case where there is no connectivity between neighbor clusters, it causes a problem of having a long hop data transmission path regardless of local distance. In this paper, we propose a SCBC(Strong connection balancing cluster) to support the path of the minimum number of hops. The proposed scheme minimizes the number of hops in the data transmission path and supports efficient use of energy in the cluster header. This also minimizes a number of hops in data transmission paths even when the sink moves and establishes a new path, and it supports the effect of extending the life cycle of the entire sensor network.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.8
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pp.3683-3703
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2018
Wireless sensor networks (WSNs) consist of set of sensor nodes. These sensor nodes are deployed in unattended area which are able to sense, process and transmit data to the base station (BS). One of the primary issues of WSN is energy efficiency. In many existing clustering approaches, initial centroids of cluster heads (CHs) are chosen randomly and they form unbalanced clusters, results more energy consumption. In this paper, an energy efficient clustering protocol to prevent unbalanced clusters based on firefly and midpoint algorithms called EEC-FM has been proposed, where midpoint algorithm is used for initial centroid of CHs selection and firefly is used for cluster formation. Using residual energy and Euclidean distance as the parameters for appropriate cluster formation of the proposed approach produces balanced clusters to eventually balance the load of CHs and improve the network lifetime. Simulation result shows that the proposed method outperforms LEACH-B, BPK-means, Park's approach, Mk-means, and EECPK-means with respect to balancing of clusters, energy efficiency and network lifetime parameters. Simulation result also demonstrate that the proposed approach, EEC-FM protocol is 45% better than LEACH-B, 17.8% better than BPK-means protocol, 12.5% better than Park's approach, 9.1% better than Mk-means, and 5.8% better than EECPK-means protocol with respect to the parameter half energy consumption (HEC).
Amidst the uncertainties of climate policy, investing in nuclear energy technology emerges as a sustainable strategy, fostering innovation in a critical sector, while simultaneously addressing urgent environmental concerns and managing budgetary dynamics. Our investigation inspects the asymmetric influence of climate policy uncertainty on nuclear energy technology in the top 10 nations with the highest nuclear energy R&D budgets (Germany, Japan, China, France, USA, UK, India, South Korea, Russia, and Canada). Previous studies adopted panel data methods to evaluate the linkage between climate policy uncertainty and nuclear energy technology. Nonetheless, these investigations overlooked the variability in this association across various countries. Conversely, this investigation introduces an innovative tool, 'Quantile-on-Quantile' to probe this connection merely for every economy. This methodology concedes for a more accurate evaluation, offering a holistic global perspective and delivering tailored insights for individual countries. The findings uncover that climate policy uncertainty significantly reduces nuclear energy technology budgets across multiple quantiles in most selected economies. Additionally, our results highlight the asymmetries in the correlations between our variables across the nations. These findings stress the need for policymakers to conduct thorough assessments and skillfully manage climate policy uncertainty and nuclear energy budgets.
Chase, J. Geoffrey;Barroso, Luciana R.;Hunt, Stephen
Structural Engineering and Mechanics
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v.18
no.3
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pp.287-301
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2004
Structural acceleration regulation is a means of managing structural response energy and enhancing the performance of civil structures undergoing large seismic events. A quadratic output regulator that minimizes a measure including the total structural acceleration energy is developed and tested on a realistic non-linear, semi-active structural control case study. Suites of large scaled earthquakes are used to statistically quantify the impact of this type of control in terms of changes in the statistical distribution of controlled structural response. This approach includes the impulses due to control inputs and is shown to be more effective than a typical displacement focused control approach, by providing equivalent or better performance in terms of displacement and hysteretic energy reductions, while also significantly reducing peak story accelerations and the associated damage and occupant injury. For earthquake engineers faced with the dilemma of balancing displacement and acceleration demands this control approach can significantly reduce that concern, reducing structural damage and improving occupant safety.
An expansion device plays an important role in optimizing the heat pumps by controlling refrigerant flow and balancing the system pressures. Conventional expansion devices are being gradually replaced with electronic expansion valves due to increasing focus on comfort, energy conservation, and application of a variable speed compressor. In addition, the amount of refrigerant charge in a heat pump is another primary parameter influencing system performance. In this study, the flow characteristics of the expansion devices are analyzed, and the effects of refrigerant charge amount on the performance of the heat pump and the variation of compressor speed are investigated at various operating conditions. Mass flow rate through capillary tube, short tube orifice, and EEV was strongly dependent on the upstream pressure and subcooling. The heat pump system is very sensitive with a variation of refrigerant charge amount. The performance of it can be optimized by adjusting the flow rate through expansion device to maintain a constant superheat at all test conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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