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.
Lee Shin Won;Yi Sang Seon;An Dong Un;Chung Sung Jong
Proceedings of the IEEK Conference
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2004.08c
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pp.885-889
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2004
Fast and high-quality document clustering algorithms play an important role in providing data exploration by organizing large amounts of information into a small number of meaningful clusters. Hierarchical clustering improves the performance of retrieval and makes that users can understand easily. For outperforming of clustering, we implemented hierarchical structure with variety and readability, by careful selection of cluster topic words and deciding the number of clusters dynamically. It is important to select topic words because hierarchical clustering structure is summarizes result of searching. We made choice of noun word as a cluster topic word. The quality of topic words is increased $33\%$ as follows. As the topic word of each cluster, the only noun word is extracted for the top-level cluster and the used topic words for the children clusters were not reused.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.11
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pp.4644-4661
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2015
Wireless sensor networks are often organized in the form of clusters leading to the new framework of WSN called cluster or hierarchical WSN where each cluster head is responsible for its own cluster and its members. These hierarchical WSN are prone to various routing layer attacks such as Black hole, Gray hole, Sybil, Wormhole, Flooding etc. These routing layer attacks try to spoof, falsify or drop the packets during the packet routing process. They may even flood the network with unwanted data packets. If one cluster head is captured and made malicious, the entire cluster member nodes beneath the cluster get affected. On the other hand if the cluster member nodes are malicious, due to the broadcast wireless communication between all the source nodes it can disrupt the entire cluster functions. Thereby a scheme which can detect both the malicious cluster member and cluster head is the current need. Abnormal energy consumption of nodes is used to identify the malicious activity. To serve this purpose a learning based energy prediction algorithm is proposed. Thus a two level energy prediction based intrusion detection scheme to detect the malicious cluster head and cluster member is proposed and simulations were carried out using NS2-Mannasim framework. Simulation results achieved good detection ratio and less false positive.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.19
no.7
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pp.1282-1295
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1994
In this paper, a hierarchical cluster multiprocessor system based on a hierarchical bus system is proposed and its cache coherency protocol is designed and implemented. The hierarchical cluster architecture aims at elimination the system bottleneck of the existing single bus system by adding a hierarchy of buses as the number of clusters is increased. Therefore the system is easy to scale up to a large number of processors. The proposed cache protocol is designed to be adapted to the general N-level (N>2) hierarchical cluster architecture. The original pended protocol is extended to implement the cache protocol on the system bus and cache coherency operations for this protocol are explained.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.4
no.3
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pp.224-242
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2010
Data routing in wireless sensor networks must be energy-efficient because tiny sensor nodes have limited power. A cluster-based hierarchical routing is known to be more efficient than a flat routing because only cluster-heads communicate with a sink node. Existing hierarchical routings, however, assume unrealistically large radio transmission ranges for sensor nodes so they cannot be employed in real environments. In this paper, by considering the practical transmission ranges of the sensor nodes, we propose a clustering and routing method for hierarchical sensor networks: First, we provide the optimal ratio of cluster-heads for the clustering. Second, we propose a d-hop clustering scheme. It expands the range of clusters to d-hops calculated by the ratio of cluster-heads. Third, we present an intra-cluster routing in which sensor nodes reach their cluster-heads within d-hops. Finally, an inter-clustering routing is presented to route data from cluster-heads to a sink node using multiple hops because cluster-heads cannot communicate with a sink node directly. The efficiency of the proposed clustering and routing method is validated through extensive simulations.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.8
no.4
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pp.768-774
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2007
This paper proposes how to reduce the amount of data transmitted in each sensor and cluster head in order to lengthen the lifetime of sensor network. This study proposes hierarchical filtering for reducing the sensor's energy dissipation. Hierarchical filtering is to divide sensor network by two tiers when filtering it. First tier performs filtering when transmitting the data from cluster member to cluster head, and second tier performs filtering when transmitting the data from cluster head to base station. This should increase the efficiency of filtering and decrease the inaccuracy of the data compared to the methods which enlarge the filter width to do more filtering.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.8
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pp.2042-2060
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2013
In wireless sensor networks (WSNs), energy efficiency is one of the most essential design considerations, since sensor nodes are resource constrained. Group communication can reduce WSNs communication overhead by sending a message to multiple nodes in one packet. In this paper, in order to simultaneously resolve the transmission security and scalability in WSNs group communications, we propose a hierarchical cluster-based secure and scalable group key management scheme, called HRKT, based on logic key tree and route key tree structure. The HRKT scheme divides the group key into cluster head key and cluster key. The cluster head generates a route key tree according to the route topology of the cluster. This hierarchical key structure facilitates local secure communications taking advantage of the fact that the nodes at a contiguous place usually communicate with each other more frequently. In HRKT scheme, the key updates are confined in a cluster, so the cost of the key updates is reduced efficiently, especially in the case of massive membership changes. The security analysis shows that the HRKT scheme meets the requirements of group communication. In addition, performance simulation results also demonstrate its efficiency in terms of low storage and flexibility when membership changes massively.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.08a
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pp.389-390
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2012
In this study, we fabricate a superhydrophobic surface made of hierarchical nanostructures that combine wax crystalline structure with moth-eye structure using vacuum cluster system and measure their hydrophobicity and durability. Since the lotus effect was found, much work has been done on studying self-cleaning surface for decades. The surface of lotus leaf consists of multi-level layers of micro scale papillose epidermal cells and epicuticular wax crystalloids [1]. This hierarchical structure has superhydrophobic property because the sufficiently rough surface allows air pockets to form easily below the liquid, the so-called Cassie state, so that the relatively small area of water/solid interface makes the energetic cost associated with corresponding water/air interfaces smaller than the energy gained [2]. Various nanostructures have been reported for fabricating the self-cleaning surface but in general, they have the problem of low durability. More than two nanostructures on a surface can be integrated together to increase hydrophobicity and durability of the surface as in the lotus leaf [3,5]. As one of the bio-inspired nanostructures, we introduce a hierarchical nanostructure fabricated with a high vacuum cluster system. A hierarchical nanostructure is a combination of moth-eye structure with an average pitch of 300 nm and height of 700 nm, and the wax crystalline structure with an average width and height of 200 nm. The moth-eye structure is fabricated with deep reactive ion etching (DRIE) process. $SiO_2$ layer is initially deposited on a glass substrate using PECVD in the cluster system. Then, Au seed layer is deposited for a few second using DC sputtering process to provide stochastic mask for etching the underlying $SiO_2$ layer with ICP-RIE so that moth-eye structure can be fabricated. Additionally, n-hexatriacontane paraffin wax ($C_{36}H_{74}$) is deposited on the moth-eye structure in a thermal evaporator and self-recrystallized at $40^{\circ}C$ for 4h [4]. All of steps are conducted utilizing vacuum cluster system to minimize the contamination. The water contact angles are measured by tensiometer. The morphology of the surface is characterized using SEM and AFM and the reflectance is measured by spectrophotometer.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.12
no.6
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pp.2815-2822
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2011
Clustering method in wireless sensor networks is the technique that forms the cluster to aggregate the data and transmit them at the same time that they can use the energy efficiently. In this paper, I propose the hierarchical unequal clustering method using cluster group model. This divides the entire network into two layers. The data aggregated from layer 2 consisted of cluster group is sent to layer 1, after re-aggregation the total data is sent to base station. This method decreases whole energy consumption by using cluster group model with multi-hop communication architecture. Hot spot problem can be solved by establishing unequal cluster. I also show that proposed hierarchical unequal clustering method is better than previous clustering method at the point of network energy efficiency.
In this study, we propose a clustering algorithm to enhance the performance of wireless sensor and actuator networks (WSANs). In each cluster, a multi-level hierarchical structure can be applied to reduce energy consumption. In addition to the cluster head, some nodes can be selected as intermediate nodes (INs). Each IN manages a subcluster that includes its neighbors. INs aggregate data from members in its subcluster, then send them to the cluster head. The selection of intermediate nodes aiming to optimize energy consumption can be considered high computational complexity mixed-integer linear programming. Therefore, a heuristic lowest energy path searching algorithm is proposed to reduce computational time. Moreover, a channel assignment scheme for subclusters is proposed to minimize interference between neighboring subclusters, thereby increasing aggregated throughput. Simulation results confirm that the proposed scheme can prolong network lifetime in WSANs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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