Routing through a backbone, which is responsible for performing and managing multipoint communication, reduces the communication overhead and overall energy consumption in wireless sensor networks. However, the backbone nodes will need extra functionality and therefore consume more energy compared to the other nodes. The power consumption imbalance among sensor nodes may cause a network partition and failures where the transmission from some sensors to the sink node could be blocked. Hence optimal construction of the backbone is one of the pivotal problems in sensor network applications and can drastically affect the network's communication energy dissipation. In this paper a distributed algorithm is proposed to generate backbone trees through robust multi-hop clusters in wireless sensor networks. The main objective is to form a properly designed backbone through multi-hop clusters by considering energy level and degree of each node. Our improved cluster head selection method ensures that energy is consumed evenly among the nodes in the network, thereby increasing the network lifetime. Comprehensive computer simulations have indicated that the newly proposed scheme gives approximately 10.36% and 24.05% improvements in the performances related to the residual energy level and the degree of the cluster heads respectively and also prolongs the network lifetime.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.8
no.2
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pp.29-34
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2008
In this paper, we proposed a system protocol for detecting injurious insect to support energy saving transmission in wireless bio sensor networks. The main ideas and features of the system are as follows. First, the route establishment method which is based on the energy efficiency and stability by using time-division tree structure. Second, multi-hop direction-based data gatering structure. In this structure, the selected fading method is used to transmit packet via the established tree structure for supporting power saving and route lifetime efficiently. Finally, we can get the node power saving and reduce transmission delay, thus network lifetime and efficiency are improved. The performance evaluation of the proposed protocol is via OPNET(Optimized Network Engineering Tool).
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.34
no.10A
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pp.752-759
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2009
Cooperative diversity is an effective technique to combat multi-path fading. When this technique is applied to energy-constrained wireless sensor networks, it is a key issue to design appropriate relay selection and power allocation strategies. In this paper, we proposed a new multi-relay selection and power allocation algorithm to maximize network lifetime. The algorithm are composed of two relay selection stages, where the channel condition and residual power of each node were considered in multi-relay selection and the power is fairly allocated proportional to the residual power, satisfies the required SNR at destination and minimizes the total transmit power. In this paper, proposed algorithm is based on AF (amplify and forward) model. We evaluated the proposed algorithm by using extensive simulation and simulation results show that proposed algorithm obtains much longer network lifetime than the conventional algorithm.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.2
no.5
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pp.191-198
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2013
It is required to transmit data through shorter path between sensor and base node for real time intrusion detection in wireless sensor networks (WSN) with a mobile base node. Because minimum Wiener index spanning tree (MWST) based routing approach guarantees lower average hop count than that of minimum spanning tree (MST) based routing method in WSN, it is known that MWST based routing is appropriate for real time intrusion detection. However, the minimum Wiener index spanning tree problem which aims to find a spanning tree which has the minimum Wiener index from a given weighted graph was proved to be a NP-hard. And owing to its high dependency on certain nodes, minimum Wiener index tree based routing method has a shorter network lifetime than that of minimum spanning tree based routing method. In this paper, we propose a multi-objective ant colony optimization algorithm to tackle these problems, so that it can be used to detect intrusion in real time in wireless sensor networks with a mobile base node. And we compare the results of our proposed method with MST based routing and MWST based routing in respect to average hop count, network energy consumption and network lifetime by simulation.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2012.10a
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pp.27-30
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2012
In the Cluster-Based Routing Protocol (CBRP) a cluster header in each cluster should be elected. The cluster headers consume energy much more than other nodes because they manage and operate all of mobile nodes in their cluster. The traditional CBRP elects a cluster header without considering the remaining electric energy of each node. So, there exists problems that the cluster header has short average lifetime, and another cluster header should be elected again frequently. In this paper, we propose the improved protocol which prolongs the lifetime of the cluster header, decreases of header re-elected problem, decreases of header re-elected problem and enhances the stability of the path. In order to achieve this, when a cluster header is elected in a cluster, the remaining electric energies of all the nodes are compared with one another, and the node with the highest energy is elected as the cluster header. Also, the node with the second highest energy is elected as the second header. If the elected cluster header is unable to perform the role of the cluster header because the remaining energy level goes low, it sends a beacon message to neighbor member nodes and the second header will serve as the cluster header.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.18
no.1
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pp.63-71
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2013
In the Cluster-Based Routing Protocol (CBRP) a cluster header in each cluster should be elected. The cluster headers consume energy much more than other member nodes do because they manage and operate all of mobile nodes in their cluster. The traditional CBRP elects a cluster header without considering the remaining electric energy of each node. So, there exist problems that the cluster header has short average lifetime, and a new cluster header should be elected again frequently. In this paper, we propose the improved protocol which prolongs the lifetime of the cluster header, decreases the problem of re-electing the cluster header and enhances the stability of the path. In order to achieve this, when a cluster header is elected in a cluster, the remaining electric energies of all the nodes are compared with one another, and the node with the highest energy is elected as the cluster header. Also, the node with the second highest energy is elected as the second header. If the elected cluster header is unable to perform the role of the cluster header any more because the remaining energy level goes low, it sends a beacon message to neighbor member nodes, then the second header will serve as the cluster header.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.10
no.6
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pp.131-136
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2010
Reducing the energy consumed by sensor node is a critical issue in wireless sensor networks. In particular, energy in each sensor node is too limited to waste on overhearing of packets that are not relevant. In this paper, we propose a wakeup scheme to reduce overhearing energy through the wakeup time difference between neighboring nodes. Other research papers on wakeup schemes usually focus on decreasing the latency. We propose a technique to reduce wasted energy for overhearing using the wakeup scheme. Simulation results indicate that our proposed wakeup scheme improves the sensor network lifetime.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.22
no.9
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pp.33-40
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2017
In this paper, we propose a sink-location management and data-routing scheme to effectively support the mobile sink in solar-powered WSN. Battery-based wireless sensor networks (WSNs) have a limited lifetime due to their limited energy, but solar energy-based WSNs can be supplied with energy periodically and can operate forever. On the other hand, introduction of mobile sink in WSNs can solve some energy unbalance problem between sink-neighboring nodes and outer nodes which is one of the major challenges in WSNs. However, there is a problem that additional energy should be consumed to notify each sensor node of the location of the randomly moving mobile sink. In the proposed scheme, one of the nodes that harvests enough energy in each cluster are selected as the cluster head, and the location information of the mobile sink is shared only among the cluster heads, thereby reducing the location management overhead. In addition, the overhead for setting the routing path can be removed by transferring data in the opposite direction to the path where the sink-position information is transferred among the heads. Lastly, the access node is introduced to transmit data to the sink more reliably when the sink moves frequently.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.5
no.4
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pp.665-683
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2011
Wireless sensor networks (WSN) consist of a large amount of sensor nodes distributed in a certain region. Due to the limited battery power of a sensor node, lots of energy-efficient schemes have been studied. Clustering is primarily used for energy efficiency purpose. However, clustering in WSNs faces several unattained issues, such as ensuring connectivity and scheduling inter-cluster transmissions. In this paper, we propose a location-based spiral clustering (LBSC) algorithm for improving connectivity and avoiding inter-cluster collisions. It also provides reliable location aware routing paths from all cluster heads to a sink node during cluster formation. Proposed algorithm can simultaneously make clusters in four spiral directions from the center of sensor field by using the location information and residual energy level of neighbor sensor nodes. Three logical addresses are used for categorizing the clusters into four global groups and scheduling the intra- and inter-cluster transmission time for each cluster. We evaluated the performance with simulations and compared it with other algorithms.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.4
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pp.1437-1459
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2020
Wireless Sensor Networks (WSN) is a distributed Sensor network whose terminals are sensors that can sense and check the environment. Sensors are typically battery-powered and deployed in where the batteries are difficult to replace. Therefore, maximize the consumption of node energy and extend the network's life cycle are the problems that must to face. Low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) protocol is an adaptive clustering topology algorithm, which can make the nodes in the network consume energy in a relatively balanced way and prolong the network lifetime. In this paper, the novel multi-objective LEACH protocol is proposed, in order to solve the proposed protocol, we design a multi-objective coupling algorithm based on bat algorithm (BA), glowworm swarm optimization algorithm (GSO) and bacterial foraging optimization algorithm (BFO). The advantages of BA, GSO and BFO are inherited in the multi-objective coupling algorithm (MBGF), which is tested on ZDT and SCH benchmarks, the results are shown the MBGF is superior. Then the multi-objective coupling algorithm is applied in the multi-objective LEACH protocol, experimental results show that the multi-objective LEACH protocol can greatly reduce the energy consumption of the node and prolong the network life cycle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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