KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.12
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pp.5744-5764
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2018
In Wireless Sensor Networks (WSNs) for Internet of Things (IoT) environment, fault tolerance is a most fundamental issue due to strict energy constraint of sensor node. In this paper, a robust energy saving data dissemination protocol for IoT-WSNs is proposed. Minimized energy consumption and dissemination delay time based on signal strength play an important role in our scheme. The representative dissemination protocol SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation) overcomes overlapped data problem of the classical Flooding scheme. However, SPIN never considers distance between nodes, thus the issue of dissemination energy consumption is becoming more important problem. In order to minimize the energy consumption, the shortest path between sensors should be considered to disseminate the data through the entire IoT-WSNs. SPMS (Shortest Path Mined SPIN) scheme creates routing tables using Bellman Ford method and forwards data through a multi-hop manner to optimize power consumption and delay time. Due to these properties, it is very hard to avoid heavy traffic when routing information is updated. Additionally, a node failure of SPMS would be caused by frequently using some sensors on the shortest path, thus network lifetime might be shortened quickly. In contrast, our scheme is resilient to these failures because it employs energy aware concept. The dissemination delay time of the proposed protocol without a routing table is similar to that of shortest path-based SPMS. In addition, our protocol does not require routing table, which needs a lot of control packets, thus it prevents excessive control message generation. Finally, the proposed scheme outperforms previous schemes in terms of data transmission success ratio, therefore our protocol could be appropriate for IoT-WSNs environment.
Kim, TaeHyeon;Park, Sea Young;Kwon, Oh Seok;Lee, Jong-Yong;Jung, Kye-Dong
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.8
no.2
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pp.373-377
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2022
Wireless sensor networks are being used in various fields. Wireless sensor networks are applied in many areas, such as security, military detection, environmental management, industrial control, and home automation. There is a problem about the limit of energy that the sensor network basically has. In this paper, we propose the LEACH-CCBD (Low Energy Adaptive Clustering hierarchy - Centrailized with Cluster and Basestation Distance) algorithm that uses energy efficiently by improving network transmission based on LEACH-C among the representative routing protocols. The LEACH-CCBD algorithm is a method of assigning a cluster head to a cluster head by comparing the sum of the distance from the member node to the cluster distance and the distance from the cluster node to the base station with respect to the membership of the member nodes in the cluster when configuring the cluster. The proposed LEACH-CCBD used Matlab simulation to confirm the performance results for each protocol. As a result of the experiment, as the lifetime of the network increased, it was shown to be superior to the LEACH and LEACH-C algorithms.
IoT technology that utilizes wireless body area networks (WBAN) and biosensors is an important field in the health industry to minimize resources and monitor patients. In order to integrate IoT and WBAN, a cooperative protocol that constitutes WBAN's limited sensor nodes and rapid routing for efficient data transmission is required. In this paper we propose an we propose an energy efficient and cooperative link energy-efficient routing strategy(LEERS) to solve the problems of redundant data transmission detection and limited network sensor lifetime extention. The proposed scheme considers the hop count node congestion level towards the residual energy sink and bandwidth and parameters. In addition, by determining the path cost function and providing effective multi-hop routing, it is shown that the existing method is improved in terms of residual energy and throughput
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.8
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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.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.17
no.3
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pp.29-45
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2017
Ad hoc sensor network is characterized by decentralized structure and ad hoc deployment. Sensor networks have all basic features of ad hoc network except different degrees such as lower mobility and more stringent energy requirements. Existing protocols provide different tradeoffs among some desirable characteristics such as fault tolerance, distributed computation, robustness, scalability and reliability. wireless protocols suggested so far are very limited, generally focusing on communication to a single base station or on aggregating sensor data. The main reason having such restrictions is due to maximum lifetime to maintain network activities. The network lifetime is an important design metric in ad hoc networks. Since every node does a router role, it is not possible for other nodes to communicate with each other if some nodes do not work due to energy lack. In this paper, we suggest an experimental ad-hoc on-demand distance vector routing protocol to optimize the communication of energy of the network nodes.The load distribution avoids the choice of exhausted nodes at the route selection phase, thus balances the use of energy among nodes and maximizing the network lifetime. In transmission control phase, there is a balance between the choice of a high transmission power that lead to increase in the range of signal transmission thus reducing the number of hops and lower power levels that reduces the interference on the expense of network connectivity.
In this paper, we proposed TASL-MAC, a medium-access control (MAC) protocol for wireless sensor networks. In wireless sensor networks, sensor nodes are usually deployed in a special environment, are assigned with long-term work, and are supported by a limited battery. As such, reducing the energy consumption becomes the primary concern with regard to wireless sensor networks. At the same time, reducing the latency in multi-hop data transmission is also very important. In the existing research, sensor nodes are expected to be switched to the sleep mode in order to reduce energy consumption. However, the existing proposals tended to assign the sensors with a fixed Sleep/Listening schedule, which causes unnecessary idle listening problems and conspicuous transmission latency due to the diversity of the traffic-load in the network. TASL-MAC is designed to dynamically adjust the duty listening time based on traffic load. This protocol enables the node with a proper data transfer rate to satisfy the application's requirements. Meanwhile, it can lead to much greater power efficiency by prolonging the nodes' sleeping time when the traffic. We evaluate our implementation of TASL-MAC in NS-2. The evaluation result indicates that our proposal could explicitly reduce packet delivery latency, and that it could also significantly prolong the lifetime of the entire network when traffic is low.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.32
no.6B
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pp.342-349
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2007
Clustering protocol of Wireless sensor networks(WSNs) not only reducing the volume of inter-node communication by the nodes's data aggreation but also extending the nodes's sleep times by cluster head's TDMA-schedule coordination. In order to extend network lifetime of WSNs, we propose ECS algorithm to select cluster-head using three variables. It consists of initial and current energy of nodes, round information and total numbers which have been selected as cluster head until current round.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.8
no.3
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pp.453-458
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2013
Aside from the issues like energy saving and maximizing network lifetime. WMSN has another issue to deal with: support of quality of service(QoS) which is required especially for handling real-time data such as object tracking and data gathering. This paper proposes a multipath routing algorithm considering the distance to sink node, energy level and link quality of neighbour nodes. Proposed algorithm supports multipath routing path with high quality links. Hence it helps to reduce a power consumption concentration that happens in particular set of nodes along the frequently selected route. It also specifies a service quality pattern and a service quality level depending on traffic pattern. By doing this, the proposed algorithm can realize a differentiated service with QoS guaranteed data transmission.
In sensor networks, analyzing power consumption before actual deployment is crucial for maximizing service lifetime. This paper proposes an instruction-level power estimator (IPEN) for sensor networks. IPEN is an accurate and fine grain power estimation tool, using an instruction-level simulator. It is independent of the operating system, so many different kinds of sensor node software can be simulated for estimation. We have developed the power model of a Micaz-compatible mote. The power consumption of the ATmega128L microcontroller is modeled with the base energy cost and the instruction overheads. The CC2420 communication component and other peripherals are modeled according to their operation states. The energy consumption estimation module profiles peripheral accesses and function calls while an application is running. IPEN has shown excellent power estimation accuracy, with less than 5% estimation error compared to real sensor network implementation. With IPEN's high precision instruction-level energy prediction, users can accurately estimate a sensor network's energy consumption and achieve fine-grained optimization of their software.
Aadil, Farhan;Khan, Salabat;Bajwa, Khalid Bashir;Khan, Muhammad Fahad;Ali, Asad
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.8
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pp.3512-3528
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2016
A network with high mobility nodes or vehicles is vehicular ad hoc Network (VANET). For improvement in communication efficiency of VANET, many techniques have been proposed; one of these techniques is vehicular node clustering. Cluster nodes (CNs) and Cluster Heads (CHs) are elected or selected in the process of clustering. The longer the lifetime of clusters and the lesser the number of CHs attributes to efficient networking in VANETs. In this paper, a novel Clustering algorithm is proposed based on Ant Colony Optimization (ACO) for VANET named ACONET. This algorithm forms optimized clusters to offer robust communication for VANETs. For optimized clustering, parameters of transmission range, direction, speed of the nodes and load balance factor (LBF) are considered. The ACONET is compared empirically with state of the art methods, including Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) and Comprehensive Learning Particle Swarm Optimization (CLPSO) based clustering techniques. An extensive set of experiments is performed by varying the grid size of the network, the transmission range of nodes, and total number of nodes in network to evaluate the effectiveness of the algorithms in comparison. The results indicate that the ACONET has significantly outperformed the competitors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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