KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.3
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pp.857-872
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2014
Recent researches reveal that great benefit can be achieved for data gathering in wireless sensor networks (WSNs) by employing mobile data collectors. In order to balance the energy consumption at sensor nodes and prolong the network lifetime, a multi-track large-scale mobile data collection mechanism (MTDCM) is proposed in this paper. MTDCM is composed of two phases: the Energy-balance Phase and the Data Collection Phase. In this mechanism, the energy-balance trajectories, the sleep-wakeup strategy and the data collection algorithm are determined. Theoretical analysis and performance simulations indicate that MTDCM is an energy efficient mechanism. It has prominent features on balancing the energy consumption and prolonging the network lifetime.
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.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2007.06a
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pp.685-689
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2007
Recently, wireless communication technology and state of art miniaturization has enabled the wireless sensor network with Smart Environmental sensors. The sensor network is a new field which has been researched vigorously in the ubiquitous computing and Ad-hoc network. How to efficiently use the limited energy in this USN(Ubiquitous sensor Networks) has been debated recently. We utilized the Directed Diffusion and Gossiping concept which is based on the Large scale Glass greenhouse and present a method to prolong the lifespan of the sensor network by operating variable time based this routing information on the average energy leftover. In this paper, we present a method to minimize the energy consumption of sensor node within Glass greenhouses and ensure a stable network operation at the same time through energy efficient routing among sensor nodes.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.8
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pp.3529-3550
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2016
In heterogeneous networks (HetNets), energy saving is vital for a sustainable network development. Many techniques, such as spectrum allocation, network planning, etc., are used to improve the network energy efficiency (EE). In this paper, micro BSs utilizing cell range expansion (CRE) and spectrum allocation are considered in multi-channel heterogeneous networks to improve EE. Hotspot region is assumed to be covered by micro BSs which can ensure that the hotspot capacity is greater than the average demand of hotspot users. The expressions of network energy efficiency are derived under shared, orthogonal and hybrid subchannel allocation schemes, respectively. Particle swarm optimization (PSO) algorithm is used to solve the optimal ratio of subchannel allocation in orthogonal and hybrid schemes. Based on the results of the optimal analysis, we propose three service control strategies on the basis of large-scale user behaviors, i.e., adjust micro cell rang expansion (AmCRE), adjust micro BSs density (AmBD) and adjust micro BSs transmit power (AmBTP). Both theoretical and simulation results show that using shared subchannel allocation scheme in AmBD strategies can obtain maximal EE with a very small area ratio. Using orthogonal subchannel allocation scheme in AmCRE strategies can obtain maximal EE when area ratio is larger. Using hybrid subchannel allocation scheme in AmCRE strategies can obtain maximal EE when area ratio is large enough. No matter which service control strategy is used, orthogonal spectrum scheme can obtain the maximal hotspot user rates.
Large-scale wireless sensor network are expected to play an increasingly important role for the data collection in harmful area. However, the physical fragility of sensor node makes reliable routing in harmful area a challenging problem. Since several sensor nodes in harmful area could be damaged all at once, the network should have the availability to recover routing from node failures in large area. Many routing protocols take accounts of failure recovery of single node but it is very hard these protocols to recover routing from large scale failures. In this paper, we propose a routing protocol, which we refer to as LSFA, to recover network fast from failures in large area. LSFA detects the failure by counting the packet loss from parent node and in case of failure detection LSFAdecreases the routing interval to notify the failure to the neighbor nodes. Our experimental results indicate clearly that LSFA could recover large area failures fast with less packets than previous protocols.
Park, Soo-Chang;Lee, Eui-Sin;Park, Ho-Sung;Lee, Jeong-Cheol;Oh, Seung-Min;Jung, Ju-Hyun;Kim, Sang-Ha
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.34
no.12B
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pp.1359-1370
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2009
In wireless sensor networks, data dissemination is based on data-centric routing that well matches the publish/subscribe communication paradigm. The publish/subscribe paradigm requires decoupling properties: space, time, and synchronization decoupling. For large-scale applications, the three decoupling properties provide scalability and robust communication. However, existing data dissemination schemes for wireless sensor networks do not achieve full decoupling. Therefore, we propose a novel data dissemination scheme that fully accomplishes the three decoupling, called ARBIETER. ARBITER constructs an independent network structure as a logical software bus. Information interworking between publishers and subscribers is indirectly and asynchronously performed via the network structure. ARBITER also manages storage and mapping of queries and data on the structure because of supporting different time connection of publishers and subscribers. Our simulation proves ARBITER show better performance in terms of scalability, network robustness, data responsibility, mobility support, and energy efficiency.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.13
no.6
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pp.137-145
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2008
In general, a large-scale wireless sensor network(WSNs) is composed of hundreds of or thousands of sensor nodes. In this large-scale wireless sensor networks, it is required to maintain and manage the networks to lower management cost and obtain high energy efficiency. Users should be provided with sensing service at the level of quality for users through an efficient system. In evaluating the result data quality provided from this network to users, the number of sensors related to event detection has an important role. Accordingly, the network protocol which can provide proper QoS at the level of users demanding quality should be designed in a way such that the overall system function has not to be influenced even if some sensor nodes are in error. The energy consumption is minimized at the same time. The protocol suggested in this article is based on the LEACH protocol and is a role-based self-Organization one that is appropriate for large-scale networks which need constant monitoring.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.7
no.5
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pp.209-217
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2012
In the present, Wireless Sensor Network(WSN) has been used for the purpose of the military operation with surveillance systems and for collecting useful information from the natural environment. Basically, low-power, easy deployment and low cost are the most important factors to be deployed for WSNs. Lots of researches have been studied to meet those requirements, especially on the node capacity and battery lifetime improvements. Recently, the study of wireless mesh networks applied into the surveillance systems has been proceeded as a solution of easy deployment. In this paper, we proposed large-scale intelligent multi-layer surveillance systems based on QoS assuring Wireless Mesh Networks and implemented them in the real testbed environment. The proposed system explains functions and operations for each subsystem as well as S/W and H/W architectures. Experimental results are shown for the implemented subsystems and the performance is satisfactory for the surveillance system. We can identify the possibility of the implemented multi-layer surveillance system to be used in practice.
Nowadays, a rapid development in wind power technologies is occurring compared with other renewable energies. This advance in technology has facilitated a new generation of wind turbines with larger capacity and higher efficiency. As the height of the turbines and the distance between turbines increases, the monitoring and control of this new generation wind turbines presents new challenges. This paper presents the architectural design, simulation, and evaluation of hybrid communication networks for a large-scale wind turbine (WT). The communication network of WT is designed based on logical node (LN) concepts of the IEC 61400-25 standard. The proposed hybrid network architectures are modeled and evaluated by OPNET. We also investigate network performance using three different technologies: Ethernet-based, WiFi-based, and ZigBee-based. Our network model is validated by analyzing the simulation results. This work contributes to the design of a reliable communication network for monitoring and controlling a wind power farms (WPF).
Abdullah, Maram;Alsukayti, Ibrahim;Alreshoodi, Mohammed
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.21
no.3
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pp.212-218
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2021
Low-power and Lossy Networks (LLNs) have become the common network infrastructure for a wide scope of Internet of Things (IoT) applications. For efficient routing in LLNs, IETF provides a standard solution, namely the IPv6 Routing Protocol for LLNs (RPL). It enables effective interconnectivity with IP networks and flexibly can meet the different application requirements of IoT deployments. However, it still suffers from different open issues, particularly in large-scale setups. These include the node unreachability problem which leads to increasing routing losses at RPL sink nodes. It is a result of the event of memory overflow at LLNs devices due to their limited hardware capabilities. Although this can be alleviated by the establishment of multi-sink topologies, RPL still lacks the support for effective load balancing among multiple sinks. In this paper, we address the need for an efficient multi-sink load balancing solution to enhance the performance of PRL in large-scale scenarios and alleviate the node unreachability problem. We propose a new RPL objective function, Multi-Sink Load Balancing Objective Function (MSLBOF), and introduce the Memory Utilization metrics. MSLBOF enables each RPL node to perform optimal sink selection in a way that insure better memory utilization and effective load balancing. Evaluation results demonstrate the efficiency of MSLBOF in decreasing packet loss and enhancing network stability, compared to MRHOF in standard RPL.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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