• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
• /
• 제7권1호
• /
• pp.30-35
• /
• 2015

The most important factor within the wireless sensor network is to have effective network usage and increase the lifetime of the individual nodes in order to operate the wireless network more efficiently. Therefore, many routing protocols have been developed. The LEACH protocol presented by Wendi Hein Zelman, especially well known as a simple and efficient clustering based routing protocol. However, because LEACH protocol in an irregular network is the total data throughput efficiency dropped, the stability of the cluster is declined. Therefore, to increase the stability of the cluster head, in this paper, it proposes a stochastic cluster head selection method for improving the LEACH protocol. To this end, it proposes a SH-LEACH (Stochastic Cluster Head Selection Method-LEACH) that it is combined to the HEED and LEACH protocol and the proposed algorithm is verified through the simulation.

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제10권6호
• /
• pp.91-105
• /
• 2010

유비쿼터스 컴퓨팅 시대의 핵심 기반 기술로서 무선 센서 네트워크 통신 기술에 대한 연구가 점차 확산되고 있다. 특히 센서 노드는 에너지 자원이 한정되어 있기 때문에, 에너지 효율적인 라우팅 기법을 통해 통신 에너지를 감소시키는 것이 가장 중요하다. 기존의 클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 헤더를 임의로 선정함으로써 효율적으로 클러스터 헤더를 선정하지 못하는 문제점을 지닌다. 또한 기존의 클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 대규모 크기의 네트워크를 지원하지 못하기 때문에 다양한 응용에서 활용될 수 없다. 따라서, 본 논문에서는 기존 클러스터 기반 라우팅 기법의 문제점을 해결하기 위하여, 대표경로를 이용한 새로운 클러스터 기반 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안하는 기법은 홉 수 기반의 대표경로를 생성함으로써 분산된 클러스터 헤더를 지닌 효율적인 클러스터를 구성한다. 또한, 클러스터 멤버 노드와 클러스터 헤더간의 데이터 통신 및 클러스터 헤더간의 통신을 위하여 멀티 홉 통신을 지원한다. 마지막으로 LEACH와 Mutihop-LEACH와의 성능 비교를 통해 제안하는 기법이 신뢰성 및 확장성 측면에서 성능이 우수함을 제시한다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
• /
• 제21권1호
• /
• pp.6-11
• /
• 2021

Routing protocols play a pivotal role in the energy management and lifespan of any Wireless Sensor Network. Lower network lifetime has been one of the biggest concerns in LEACH protocol due to dead nodes. The LEACH protocol suffers from uneven energy distribution problem due to random selection of a cluster head. The cluster head has much greater responsibility compared to other non- cluster head nodes and consumes greater energy for its roles. This results in early dead nodes due to energy lost for the role of cluster- head. This study proposes an approach to balance the energy consumption of the LEACH protocol by using a semi-deterministic opportunity coefficient to select the cluster head. This is calculated in each node with the battery energy level and node ID. Ultimately, based on the opportunity cost, cluster head will be selected and broadcasted for which other nodes with higher opportunity cost will agree. It minimizes the chances of nodes with lower battery level being elected as cluster head. Our simulation experiments demonstrate that cluster heads chosen using our proposed algorithm perform better than those using the legacy LEACH protocol.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제5권7호
• /
• pp.1293-1310
• /
• 2011

A simple modification of well known Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) protocol is proposed to exploit cooperative diversity. Instead of selecting a single cluster-head, we propose M cluster-heads in each cluster to obtain a diversity of order M. The cluster-heads gather data from all the sensor nodes within the cluster using same technique as LEACH. Cluster-heads transmit gathered data cooperatively towards the destination or higher order cluster-head. We propose a code combining based cooperative diversity protocol which is similar to coded cooperation that maximizes the performance of the proposed cooperative LEACH protocol. The implementation of the proposed cooperative strategy is analyzed. We develop the upper bounds on bit error rate (BER) and frame error rate (FER) for our proposal. Space time block codes (STBC) are also a suitable candidate for our proposal. In this paper, we argue that the STBC performs worse than the code combining cooperation.

• International journal of advanced smart convergence
• /
• 제7권2호
• /
• pp.22-32
• /
• 2018

In VANET, frequent movement of nodes causes dynamic changes of the network topology. Therefore the routing protocol, which is stable to effectively respond the changes of the network topology, is required. Moreover, the existing cluster-based routing protocol, that is the hybrid approach, has routing delay due to the frequent re-electing of the cluster header. In addition, the routing table of CBRP has only one hop distant neighbor nodes. PCBRP (Paired CBRP), proposed in this paper, ties two clusters in one pair of clusters to make longer radius. Then the pair of the cluster headers manages and operates corresponding member nodes. In the current CBRP, when the cluster header leaves the cluster the delay, due to the re-electing a header, should be occurred. However, in PCBRP, another cluster header of the paired cluster takes the role instead of the left cluster header. This means that this method reduces the routing delay. Concurrently, PCBRP reduces the delay when routing nodes in the paired cluster internally. Therefore PCBRP shows improved total delay of the network and improved performance due to the reduced routing overhead.

• 한국멀티미디어학회논문지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.56-66
• /
• 2013

모바일 애드혹 네트워크(MANET: Mobile Ad-hoc NETwork)에서는 노드의 잦은 이동으로 네트워크 토폴로지 변화가 역동적으로 변하는 특성을 가지고 있다. 따라서 네트워크의 변화에 효과적으로 대응 할 수 있는 안정성이 우수한 라우팅 경로 설정 프로토콜이 필요하다. 기존의 클러스터 기반 라우팅 프로토콜(CBRP: Cluster Based Routing Protocol)은 클러스터 헤드 노드의 재선출로 인한 라우팅 지연 오버헤드가 발생한다. 또한 라우팅에 필요한 라우팅 테이블의 정보가 한 홉 반경으로만 국한되는 문제가 있다. 본 논문에서 제안하는 PCBRP는 기존의 CBRP의 클러스터를 한 쌍의 페어로 묶어 기존의 클러스터 보다 반경이 큰 페어 클러스터를 만들어, 한 쌍의 클러스터 헤드 노드가 멤버 노드를 관리하고 운용 한다. 기존의 CBRP에서는 클러스터 헤드 노드가 더 이상 헤드 노드의 역할을 수행하지 못할 경우 헤드 노드의 재선출로 인한 지연이 생기는데, PCBRP에서는 헤드 노드의 역할을 수행하지 못하는 헤드 노드의 역할을 페어 클러스터의 다른 헤드 노드가 대신하여 멤버 노드의 라우팅을 수행함으로써 라우팅 지연을 감소시킨다. 또한 PCBRP는 한쌍의 클러스터에 속한 멤버 노드에 대한 라우팅 테이블 정보가 페어 클러스터 범위로 확장되어 경로요청으로 인한 지연을 감소시킨다.

• 대한임베디드공학회논문지
• /
• 제10권6호
• /
• pp.381-390
• /
• 2015

The efficient design of a transport protocol contributes to energy conservation as well as performance improvement in wireless sensor networks (WSNs). In this paper, a node-density-aware transport protocol (NDTP) for intra-cluster transmissions in WSNs for monitoring physical attributes is proposed, which takes node density into account to mitigate congestion in intra-cluster transmissions. In the proposed NDTP, the maximum active time and queue length of cluster heads are restricted to reduce energy consumption. This is mainly because cluster heads do more works and consume more energy than normal sensor nodes. According to the performance evaluation results, the proposed NDTP outperforms the conventional protocol remarkably in terms of network lifetime, congestion frequency, and packet error rate.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제13권7호
• /
• pp.3494-3510
• /
• 2019

Wireless sensor networks encounter energy saving as a major issue as the sensor nodes having no rechargeable batteries and also the resources are limited. Clustering of sensors play a pivotal role in energy saving of the deployed sensor nodes. However, in the cluster based wireless sensor network, the cluster heads tend to consume more energy for additional functions such as reception of data, aggregation and transmission of the received data to the base station. So, careful selection of cluster head and formation of cluster plays vital role in energy conservation and enhancement of lifetime of the wireless sensor networks. This study proposes a new mutation chemical reaction optimization (MCRO) which is an algorithm based energy efficient clustering protocol termed as MCRO-ECP, for wireless sensor networks. The proposed protocol is extensively developed with effective methods such as potential energy function and molecular structure encoding for cluster head selection and cluster formation. While developing potential functions for energy conservation, the following parameters are taken into account: neighbor node distance, base station distance, ratio of energy, intra-cluster distance, and CH node degree to make the MCRO-ECP protocol to be potential energy conserver. The proposed protocol is studied extensively and tested elaborately on NS2.35 Simulator under various senarios like varying the number of sensor nodes and CHs. A comparative study between the simulation results derived from the proposed MCRO-ECP protocol and the results of the already existing protocol, shows that MCRO-ECP protocol produces significantly better results in energy conservation, increase network life time, packets received by the BS and the convergence rate.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제19권5호
• /
• pp.87-91
• /
• 2019

WSN은 배터리와 같은 제한된 전원을 가진 센서 노드가 무선으로 구성된 네트워크이다. 센서 노드의 배터리가 모두 소모되면 해당 노드는 더는 동작하지 않으며, 일정 이상의 노드가 동작하지 않으면 네트워크는 제 역할을 하지 못하게 된다. 따라서 노드의 에너지 효율을 높여 에너지 소모를 최소화하면 네트워크의 수명을 증가시킬 수 있다. 에너지 효율을 높이기 위한 프로토콜은 다양하게 있으며, 그중 클러스터 방식과 체인 방식의 프로토콜이 있다. 클러스터 기반 프로토콜은 센서 공간을 클러스터로 나누어 각 클러스터마다 클러스터 내 데이터를 수집해 전송하는 클러스터 헤드를 선출한다. 클러스터 헤드로 선출된 노드의 경우 에너지 소모가 심한 문제가 있다. 체인 기반 프로토콜로 센서 노드들을 체인으로 연결하여 전송한다. 본 논문에서는 클러스터 기반 프로토콜인 LEACH Protocol에서 클러스터 헤드의 에너지 소모를 줄이기 위해 체인 연결 기법을 사용하여 네트워크 수명을 늘리고자 한다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제16권6호
• /
• pp.1173-1178
• /
• 2012

클러스터 기반 라우팅 프로토콜(CBRP, Cluster-Based Routing Protocol)은 각 클러스터 내에 클러스터 헤더를 선출하고, 그 클러스터 헤더는 모든 이동 노드들을 관리, 운영하기 때문에 전력 소모가 심하게 일어나게 된다. 기존의 CBRP는 각 노드의 잔여전력량을 고려하지 않고 헤더를 임의로 선출하기 때문에 클러스터 헤더의 평균 수명이 짧아지고 이로인해 빈번하게 다른 헤더를 선출해야 하는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 클러스터 헤더를 선출할 때 클러스터 내 각 노드의 잔여전력량을 비교하여 잔여전력량이 가장 많은 노드를 클러스터 헤더로 선출하여 클러스터의 수명과 네트워크 전체의 수명을 연장시키면서 경로의 안정성을 높이는 개선된 프로토콜을 제안한다.