KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.7
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pp.2488-2511
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2015
Data redundancy has high impact on Wireless Sensor Network's (WSN) performance and reliability. Spatial and temporal similarity is an inherent property of sensory data. By reducing this spatio-temporal data redundancy, substantial amount of nodal energy and bandwidth can be conserved. Most of the data gathering approaches use either temporal correlation or spatial correlation to minimize data redundancy. In Collective Prediction exploiting Spatio Temporal correlation (CoPeST), we exploit both the spatial and temporal correlation between sensory data. In the proposed work, the spatial redundancy of sensor data is reduced by similarity based sub clustering, where closely correlated sensor nodes are represented by a single representative node. The temporal redundancy is reduced by model based prediction approach, where only a subset of sensor data is transmitted and the rest is predicted. The proposed work reduces substantial amount of energy expensive communication, while maintaining the data within user define error threshold. Being a distributed approach, the proposed work is highly scalable. The work achieves up to 65% data reduction in a periodical data gathering system with an error tolerance of 0.6℃ on collected data.
Shamsan Saleh, Ahmed M.;Ali, Borhanuddin Mohd.;Mohamad, Hafizal;Rasid, Mohd Fadlee A.;Ismail, Alyani
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.7
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pp.1585-1609
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2013
Over recent years, enormous amounts of research in wireless sensor networks (WSNs) have been conducted, due to its multifarious applications such as in environmental monitoring, object tracking, disaster management, manufacturing, monitoring and control. In some of WSN applications dependent the energy-efficient and link reliability are demanded. Hence, this paper presents a routing protocol that considers these two criteria. We propose a new mechanism called Reliable Routing Scheme for Energy-Balanced (RRSEB) to reduce the packets dropped during the data communications. It is based on Swarm Intelligence (SI) using the Ant Colony Optimization (ACO) method. The RRSEB is a self-adaptive method to ensure the high routing reliability in WSNs, if the failures occur due to the movement of the sensor nodes or sensor node's energy depletion. This is done by introducing a new method to create alternative paths together with the data routing obtained during the path discovery stage. The goal of this operation is to update and offer new routing information in order to construct the multiple paths resulting in an increased reliability of the sensor network. From the simulation, we have seen that the proposed method shows better results in terms of packet delivery ratio and energy efficiency.
Data aggregation is one of the well-known techniques to reduce the energy consumption for information transmission over wireless sensor networks (WSN). As the WSNs are deployed in untrusted or even hostile environments, the data aggregation becomes problematic when end-to-end data privacy including data confidentiality and integrity between sensor nodes and base station, is required. Meanwhile, data homomorphic cryptoschemes have been investigated recently and recommended to provide the end-to-end privacy in the hostile environments. In order to assure both data confidentiality and integrity for data aggregation, this paper analyzes the existing homomorphic cryptoschemes and digital signature schemes, proposes possible combinations, and evaluates their performance in terms of CPU overheads and communication costs.
Self-organization of distributed wireless sensor nodes is a critical issue in wireless sensor networks (WSNs), since each sensor node has limited energy, bandwidth, and scalability. These issues prevent sensor nodes from actively collaborating with the other types of sensor nodes deployed in a typical heterogeneous and somewhat hostile environment. The automated self-organization of a WSN becomes more challenging as the number of sensor nodes increases in the network. In this paper, we propose a dynamic self-organized architecture that combines tree topology with a drawn-grid algorithm to automate the self-organization process for WSNs. In order to make our proposed architecture scalable, we assume that all participating active sensor nodes are unaware of their primary locations. In particular, this paper presents two algorithms called active-tree and drawn-grid. The proposed active-tree algorithm uses a tree topology to assign node IDs and define different roles to each participating sensor node. On the other hand, the drawn-grid algorithm divides the sensor nodes into cells with respect to the radio coverage area and the specific roles assigned by the active-tree algorithm. Thus, both proposed algorithms collaborate with each other to automate the self-organizing process for WSNs. The numerical and simulation results demonstrate that the proposed dynamic architecture performs much better than a static architecture in terms of the self-organization of wireless sensor nodes and energy consumption.
Improvements in wireless sensor network (WSN) technology have resulted in a large number of applications. WSNs have been mainly used for monitoring applications, but they are also applicable to target tracking, health care, and monitoring with multimedia data. Nodes are generally deployed in environments where the exhausted batteries of sensor nodes are difficult to charge or replace. The primary goal of communication protocols in WSNs is to maximize energy efficiency in order to prolong network lifetime. In this paper, various medium access control (MAC) protocols for synchronous/asynchronous and single/multi-channel WSNs are investigated. Single-channel MAC protocols are categorized into synchronous and asynchronous approaches, and the advantages and disadvantages of each protocol are presented. The different features required in multi-channel WSNs compared to single-channel WSNs are also investigated, and surveys on multi-channel MAC protocols proposed for WSNs are provided. Then, existing broadcast schemes in such MAC protocols and efficient multi-hop broadcast protocols proposed for WSNs are provided. The limitations and challenges in many communication protocols according to this survey are pointed out, which will help future researches on the design of communication protocols for WSNs.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.12
no.1
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pp.445-450
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2011
In this paper, we describe the implementation of an wireless sensor network testbed. We developed a web-based sensor network gateway and enhanced the Surge program which is used for sending and routing of packets in the sensor field. The developed program can transmit the source data of sensor nodes to the sink node via multi-hop routing, and deliver user commands to actuate sensor related equipments. Moreover, in this testbed, the data transport path from a node to the sink can be monitored. Thus we can approximate the network topology and the relative positions of sensor nodes. We also describe an application of the testbed that is used for controlling a remote robot.
In this paper, we propose a detection scheme for sinkhole attacks in wireless sensor networks. Sinkhole attack makes packets that flow network pass through attacker. So, Sinkhole attack can be extended to various kind of attacks. We analyze sinkhole attack methods in the networks that use LQI based routing. For the purpose of response to each attack method, we propose methods to detect attacks. Our scheme can work for those sensor networks which use LQI based dynamic routing protocol. And we show the detection of sinkhole attack can be achieved by using a few detector nodes.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2007.06a
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pp.671-674
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2007
USN (Ubuquitous Sensor Network) identifies that networks are able to gather information from various kinds of sensors with RF. In the USN, it is important that sensor nodes deliver stable data by overcoming limited transmission distance and by setting optimum routes. In this paper, we propose a method to overcome the limited distance of sensor nodes using Wireless Mesh Networks. With this method, environmental monitoring system for u-farm support stable data transmission by applying MAP of Wireless Mesh Networks.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.15
no.1
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pp.227-232
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2011
The QRS complex in ECG analysis is possible to obtain much information that is helpful for diagnosing different types of cardiovascular disease. This paper presents the preprocessor method to detect R-peak, RR interval, and HRV in wireless sensor node. The derivative of the electrocardiogram is efficiency of preprocessing method for resource hungry wireless sensor node with low computation. We have implemented R-peak and RR interval detection application based on dECG for wireless sensor node. The sensor node only transfers meaning parameter of ECG. Thus, implementation of sensor node can save power, reduce traffic, and eliminate congestion in a WSN.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.13
no.11
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pp.2479-2487
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2009
Earlier researches on Sensor Networks preferred symmetric key-based authentication schemes in consideration of limitations in network resources. However, recent advancements in cryptographic algorithms and sensor-node manufacturing techniques have opened suggestion to public key-based solutions such as Merkle tree-based schemes. This paper proposes a new concept of public key-based authentication using Polynomial Secret Sharing that can be effectively applied to sensor networks and a detection of malicious node using the hash function. This scheme is based on exponential distributed data concept, a derivative from Shamir's (t,n) threshold scheme, in which the authentication of neighbouring nodes are done simultaneously while minimising resources of sensor nodes and providing network scalability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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