The existing cluster-based routing protocols have some problems. Firstly, because of selecting cluster head at random, they occur a node concentration problem. Secondly, they have a low reliability for data communication due to the less consideration of node communication range. Finally, data communication overhead is greatly increased because of sending all sensor node information to sink node for constructing clusters. To solve these problems, we in this paper, propose a cluster-based routing protocol using message reception success rate. Firstly, to solve the node concentration problem, we design a cluster head selection algorithm based on node connectivity and devise cluster spliting/merging algorithms. Secondly, to guarantee data communication reliability, we use message reception success rate. Finally, to reduce data communication overhead, we use only neighbor nodes information at both cluster construction and cluster head selection.
Kim, Yong Min;LEE, WooSuk;Kwon, Oh Seok;Jung, Kyedong;Lee, Jong-Yong
International Journal of Advanced Culture Technology
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v.4
no.2
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pp.19-26
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2016
The most important factor in the wireless sensor network is the use of effective energy and increase in lifetime of the individual nodes in order to operate the wireless network more efficiently. For this purpose, various routing protocols have been developed. The LEACH such a protocol, well known among typical cluster routing protocols. However, when a cluster head is selected, the energy consumption may not be equal because it does not take into account the energy of the nodes. In this paper, we seek to improve the cluster head selection method according to residual energy of each sensor node. This method then adaptively applies the LEACH algorithm and the cluster head section algorithm with consideration of node energy in accordance with the energy of the whole sensor field. Through the simulation, it was found that this proposed algorithm was effective.
Xiaoling, Guo;Xinghua, Sun;Ling, Li;Renjie, Wu;Meng, Liu
Journal of Information Processing Systems
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v.19
no.1
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pp.17-32
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2023
Centralized hierarchical routing protocols are often used to solve the problems of uneven energy consumption and short network life in wireless sensor networks (WSNs). Clustering and cluster head election have become the focuses of WSNs. In this paper, an energy balanced clustering routing algorithm optimized by sine cosine algorithm (SCA) is proposed. Firstly, optimal cluster head number per round is determined according to surviving node, and the candidate cluster head set is formed by selecting high-energy node. Secondly, a random population with a certain scale is constructed to represent a group of cluster head selection scheme, and fitness function is designed according to inter-cluster distance. Thirdly, the SCA algorithm is improved by using monotone decreasing convex function, and then a certain number of iterations are carried out to select a group of individuals with the minimum fitness function value. From simulation experiments, the process from the first death node to 80% only needs about 30 rounds. This improved algorithm balances the energy consumption among nodes and avoids premature death of some nodes. And it greatly improves the energy utilization and extends the effective life of the whole network.
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.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2012.05a
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pp.612-615
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2012
Energy efficiency in wireless sensor network is a principal issue because wireless sensor network uses limited energy. In wireless sensor network, because nodes are placed randomly, they may be concentrated in certain area. This dense area causes shortening the life of the concentrated area, and furthermore reducing the life of the entire network. In this paper, we suggest a additional cluster head selection algorithm for reducing the overload of head node in dense area and shows simulation result using our algorithm with LEACH algorithm.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.9
no.6
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pp.111-116
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2009
LEACH is a important hierarchical protocol in wireless sensor network. In LEACH, the head is randomly selected for balanced energy consume. In LEACH-C, the node that has more energy than the average value is selected for the network life cycle. However, the round continues, the improved protocol is needed because the energy and network are changed. In this paper, LEACH, LEACH-C is not considered the energy consumed in the round because of wasted energy and reduce the time for presenting a new round time was set. And proposed the new algorithm using the energy threshold for the cluster head selection and the round time. In simulation, we show the improved performance compared to existing protocols.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.10
no.4
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pp.384-389
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2012
In this paper, we examine the problems of the low energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) protocol and present ideas for improvement by selecting the cluster head node. The main problem with LEACH lies in the random selection of cluster heads. There exists a probability that the formed cluster heads are unbalanced and may remain in one part of the network, which makes some part of the network unreachable. In this paper, we present a new version of the LEACH protocol called the improved LEACH (ILEACH) protocol, which a cluster head is selected based on its ratio between the current energy level and an initial energy level, and multiplies by the root square of its number of neighbor nodes. The simulation results show that the proposed ILEACH increases the energy efficiency and network lifetime.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.10
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pp.50-58
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2013
In Wireless Sensor Network, clustering scheme is used to prolong the lifetime of WSN by efficient usage of energy of sensor. In the distributed clustering protocol just like LEACH, every sensor in a network plays a cluster head role once during each epoch. So the FND is prolonged. But, even though every sensor plays a head role, the energy consumed by each sensor is different because the energy consumed increases according to the distance to the Base Station by the way of multiple increase. In this paper, we propose a mechanism to select a head depending on the distance to Base Station, which extends the timing of FND occurrence by 68% compared to the LEACH and makes network stable.
A wireless sensor network communication technique has been broadly studied with continuous advances in ubiquitous computing environment. Especially, because the resource of the sensor node is limited, it is important to reduce the communication energy by using an energy-efficient routing protocol. The existing cluster-based routing protocols have a problem that they cannot select a cluster head efficiently by randomly choosing a head. In addition, because the existing cluster-based routing protocols do not support the large scale of network, they cannot be used for various applications. To solve the above problems, we, in this paper, propose a new cluster-based routing protocol using representative paths. The proposed protocol constructs an efficient cluster with distributed cluster heads by creating representative paths based on hop count. In addition, a new routing protocol supports multi-hop routing for data communication between a cluster member node and a cluster head as well as between cluster heads. Finally, we show that our protocol outperforms LEACH and Multihop-LEACH in terms of reliability and scalability.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.7
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pp.3494-3510
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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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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