We propose the PAD (Power Aware Data-centric Routing Protocol), which finds minimum energy routes and prolongs network life-time, for the data-centric sensor networks. Firstly, the PAD discovers the minimum energy Property graph by removing redundant communication links. The proposed a1gorithm to find the minimum energy property graph is faster, simpler and easier to implement than existing aIgorithms. Secondly, the PAD runs the DDBF (Distributed Data-centric Bellman-Ford Algorithm) to determine routing paths between a base node and all sensor nodes. The DDBF selves the drawbacks of the distributed bellman-ford algorithm, i.e. slow convergence and a possible cyclic routing path. Since the PAD is a fully distributed algorithm with low overhead, it can be used in various kinds of resource limited sensor network applications.
Lee, Jin-Kwan;Lee, Jong-Chan;Park, Sang Joon;Park, Ki Hong;Choi, Hyung Il
Journal of Korea Society of Digital Industry and Information Management
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v.5
no.4
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pp.117-126
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2009
The recent interest in sensor networks has led to a number of routing schemes that use the limited resources available at sensor nodes more efficiently. These schemes typically try to find the minimum energy path to optimize energy usage at a node. Some schemes, however, are prone to unbalance of the traffic and energy. To solve this problem, we propose a novel solution: a gradient-field approach which takes account of the minimum cost data delivery, energy consumption balancing, and traffic equalization. We also modify the backoff-based cost field setup algorithm to establish our gradient-field based sensor network and give the algorithm. Simulation results show that the overhead of routing establishment obtained by our algorithm is much less than the one obtained by Flooding. What's more, our approach guarantees the basic Quality of Service (QoS) without extra spending.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.19
no.7
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pp.1561-1567
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2015
Nodes of Mobile ad-hoc network usually use the energy-limited battery. Balanced energy consumptionis important to maintain path's stability. In this paper, we focus on improving the stability of the routing path in mobile ad-hoc networks. For that purpose, we propose a new routing protocol to find the highest minimum node residual energy path among shortest paths. The largest path of minimum value of the remain energy has a longer life than other paths to improve the reliability to data-transmission. Using ns-3 simulator, we show that the proposed routing protocol can provide more long-life stable routing path than AODV and EA-AODV.
We study the routing problem in all-wireless networks based on cooperative transmissions. We model the minimum-energy cooperative path (MECP) problem and prove that this problem is NP-complete. We hence design an approximation algorithm called cooperative shortest path (CSP) algorithm that uses Dijkstra's algorithm as the basic building block and utilizes cooperative transmissions in the relaxation procedure. Compared with traditional non-cooperative shortest path algorithms, the CSP algorithm can achieve a higher energy saving and better balanced energy consumption among network nodes, especially when the network is in large scale. The nice features lead to a unique, scalable routing scheme that changes the high network density from the curse of congestion to the blessing of cooperative transmissions.
Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society
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v.35
no.2
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pp.53-69
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2010
This paper proposes an ant-based routing algorithm, Ant System-Routing in wireless Senor Networks(AS-RSN), for wireless sensor networks. Using a transition rule in Ant System, sensors can spread data traffic over the whole network to achieve energy balance, and consequently, maximize the lifetime of sensor networks. The transition rule advances one of the original Ant System by re-defining link cost which is a metric devised to consider energy-sufficiency as well as energy-efficiency. This metric gives rise to the design of the AS-RSN algorithm devised to balance the data traffic of sensor networks in a decentralized manner and consequently prolong the lifetime of the networks. Therefore, AS-RSN is scalable in the number of sensors and also robust to the variations in the dynamics of event generation. We demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm by comparing three existing routing algorithms: Direct Communication Approach, Minimum Transmission Energy, and Self-Organized Routing and find that energy balance should be considered to extend lifetime of sensor network and increase robustness of sensor network for diverse event generation patterns.
Network lifetime is a critical issue in Wireless Sensor Networks (WSNs). In which, a large number of sensor nodes communicate together to perform a predetermined sensing task. In such networks, the network life time depends mainly on the lifetime of the sensor nodes constituting the network. Therefore, it is essential to balance the energy consumption among all sensor nodes to ensure the network connectivity. In this paper, we propose an energy-efficient data routing protocol for wireless sensor networks. Contrary to the protocol proposed in [6], that always selects the path with minimum hop count to the base station, our proposed routing protocol may choose a longer path that will provide better distribution of the energy consumption among the sensor nodes. Simulation results indicate clearly that compared to the routing protocol proposed in [6], our proposed protocol evenly distributes the energy consumption among the network nodes thus maximizing the network life time.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.28
no.7A
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pp.451-466
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2003
Untethered nodes in mobile ad-hoc networks strongly depend on the efficient use of their batteries. In this paper, we propose a new metric, the drain rate, to forecast the lifetime of nodes according to current traffic conditions. This metric is combined with the value of the remaining battery capacity to determine which nodes can be part of an active route. We describe new route selection mechanisms for MANET routing protocols, which we call the Minimum Drain Rate (MDR) and the Conditional Minimum Drain Rate (CMDR). MDR extends nodal battery life and the duration of paths, while CMDR also minimizes the total transmission power consumed per packet. Using the ns-2 simulator and the dynamic source routing (DSR) protocol, we compare MDR and CMDR against prior proposals for power-aware routing and show that using the drain rate for power-aware route selection offers superior performance results.
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.15
no.1
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pp.1-14
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2010
It is recently issued scalability, mobility and external internet connection on Wire-less sensor network. The low power wireless sensor networks based on IPv6 technology 6LoWPAN technology is being standardized in the IETF. This paper for the 6LoWPAN environment based on the routing protocol LOAD, route cost applied the packet re-transmission rate which follows in Link Qualities price which uses at course expense and packet transmission Minimum route Cost routing protocol where does on the course wherethe smallest packet re-transmission becomes accomplished proposed. The technique which proposes compared and LOAD and AODV that about 13%, about 16% energy consumption is few respectively averagely, Energy of the entire network equally, used and energy effectiveness and improvement of network life time experiment led and confirmed.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.2
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pp.504-521
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2016
Recently, energy harvesting technology has been integrated into wireless sensor networks to ameliorate the nodes' energy limitation problem. In theory, the wireless sensor node equipped with an energy harvesting module can work permanently until hardware failures happen. However, due to the change of power supply, the traditional hierarchical network routing protocol can not be effectively adopted in energy harvesting wireless sensor networks. In this paper, we improve the Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) protocol to make it suitable for the energy harvesting wireless sensor networks. Specifically, the cluster heads are selected according to the estimation of nodes' harvested energy and consumed energy. Preference is given to the nodes with high harvested energy while taking the energy consumption rate into account. The utilization of harvested energy is mathematically formulated as a max-min optimization problem which maximizes the minimum energy conservation of each node. We have proved that maximizing the minimum energy conservation is an NP-hard problem theoretically. Thus, a polynomial time algorithm has been proposed to derive the near-optimal performance. Extensive simulation results show that our proposed routing scheme outperforms previous works in terms of energy conservation and balanced distribution.
A convergecast is a popular routing scheme in wireless sensor networks (WSNs) in which every sensor node periodically forwards measured data along configured routing paths to a base station (BS). Prolonging lifetimes in energy-limited WSNs is an important issue because the lifetime of a WSN influences on its quality and price. Low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) was the first attempt at solving this lifetime problem in convergecast WSNs, and it was followed by other solutions including power efficient gathering in sensor information systems (PEGASIS) and power efficient data gathering and aggregation protocol (PEDAP). Our solution-chain routing with even energy consumption (CREEC)-solves this problem by achieving longer average lifetimes using two strategies: i) Maximizing the fairness of energy distribution at every sensor node and ii) running a feedback mechanism that utilizes a preliminary simulation of energy consumption to save energy for depleted Sensor nodes. Simulation results confirm that CREEC outperforms all previous solutions such as LEACH, PEGASIS, PEDAP, and PEDAP-power aware (PA) with respect to the first node death and the average lifetime. CREEC performs very well at all WSN sizes, BS distances and battery capacities with an increased convergecast delay.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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