• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제12권1호
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• pp.8-13
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• 2014

We consider the sensor selection problem in large sensor networks where the goal is to find the best set of sensors that maximizes application objectives. Since sensor selection typically involves a large number of sensors, a low complexity should be maintained for practical applications. We propose a geometry-based sensor selection algorithm that utilizes only the information of sensor locations. In particular, by observing that sensors clustered together tend to have redundant information, we theorize that the redundancy is inversely proportional to the distance between sensors and seek to minimize this redundancy by searching for a set of sensors with the maximum average distance. To further reduce the computational complexity, we perform an iterative sequential search without losing optimality. We apply the proposed algorithm to an acoustic sensor network for source localization, and demonstrate using simulations that the proposed algorithm yields significant improvements in the localization performance with respect to the randomly generated sets of sensors.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권3A호
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• pp.304-310
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• 2006

본 논문은 클러스터 기반 센서 망에 적합한 에너지 효율적인 토폴로지 관리 기법 개발을 위한 기반 연구로서, 세가지 종류의 데이터 전달 방법의 성능을 비교 분석한다. 첫 번째 방법에서는 각 클러스터의 헤더들만 무선 송수신 모듈을 활성화시켜 RTS/CTS/DATA/ACK 메시지 송수신에 참여하구 두 번째 방법에서는 각 클러스터당 다수 노드들이 메시지 교환에 참여한다. 마지막 방법에서는 각 클러스터의 헤더들만 RTS/CTS 메시지 교환을 위하여 무선 송수신 모듈을 활성화하는데, 자신의 클러스터 ID가 목적지 클러스터로 지정되어 있는 RTS 메시지를 수신한 클러스터 헤더는 다수 노드들의 무선 송수신 모듈을 활성화시켜 DATA 메시지 수신과 ACK 메시지 송신에 참여하도록 한다. 시뮬레이션을 통하여, 클러스터당 활성화될 노드의 수와 부하 및 패킷 손실 확률에 따라 이상의 세 가지 방법의 에너지 소모량을 비교 분석한다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제23권8호
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• pp.121-136
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• 2023

Wireless Sensor Networks (WSNs) have many potential applications and unique challenges. Some problems of WSNs are: severe resources' constraints, low reliability and fault tolerant, low throughput, low scalability, low Quality of Service (QoS) and insecure operational environments. One significant solution against mentioned problems is hierarchical and clustering-based multipath routing. But, existent algorithms have many weaknesses such as: high overhead, security vulnerabilities, address-centric, low-scalability, permanent usage of optimal paths and severe resources' consumption. As a result, this paper is proposed an energy-aware, congestion-aware, location-based, data-centric, scalable, hierarchical and clustering-based multipath routing algorithm based on Numerical Taxonomy technique for homogenous WSNs. Finally, performance of the proposed algorithm has been compared with performance of LEACH routing algorithm; results of simulations and statistical-mathematical analysis are showing the proposed algorithm has been improved in terms of parameters like balanced resources' consumption such as energy and bandwidth, throughput, reliability and fault tolerant, accuracy, QoS such as average rate of packet delivery and WSNs' lifetime.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제10권4호
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• pp.365-371
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• 2012

In recent years, researchers have been attracted to clustering methods to improve communication and data transmission in a network. Compared with traditional wireless networks, wireless sensor networks are energy constrained and have lower data rates. The concept of implementing a clustering algorithm in an existing project on gateway relocation is being explored here. Low energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) is applied to an existing study on relocating a gateway. The study is further improved by moving the gateway to a specific cluster based on the number or significance of the events detected. The protocol is improved so that each cluster head can communicate with a mobile gateway. The cluster heads are the only nodes that can communicate with the mobile gateway when it (the mobile gateway) is out of the cluster nodes' transmission range. Once the gateway is in range, the nodes will begin their transmission of real-time data. This alleviates the load of the nodes that would be located closest to the gateway if it were static.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제7권1호
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• pp.17-28
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• 2011

Despite the fact that the deployment of sensor networks and target tracking could both be managed by taking full advantage of Voronoi diagrams, very little few have been made in this regard. In this paper, we designed an optimized barrier coverage and an energy-efficient clustering algorithm for forming Vonoroi-based Wireless Sensor Networks(WSN) in which we proposed a mobile target tracking scheme (CTT&MAV) that takes full advantage of Voronoi-diagram boundary to improve detectability. Simulations verified that CTT&MAV outperforms random walk, random waypoint, random direction and Gauss-Markov in terms of both the average hop distance that the mobile target moved before being detected and lower sensor death rate. Moreover, we demonstrate that our results are robust as realistic sensing models and also validate our observations through extensive simulations.

• 정보처리학회논문지C
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• 제17C권2호
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• pp.165-172
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• 2010

다양한 분야에서 응용될 수 있는 센서 네트워크 통신에 안전성을 제공하기 위해서는 센서 노드 간 pairwise 키설정이 기본이 되어야한다. 본 논문에서는 네트워크 필드를 육각형의 클러스터로 나누고 각 센서 노드마다 예상되는 위치에 따라 세 개의 서로 다른 키 정보를 사전에 나누어 주어 노드 배치 후 갖고 있는 정보를 이용하여 모든 이웃 노드와의 pairwise 키를 설정할 수 있도록 한다. 특히 키스트링 기법을 적용하여 이를 클러스터링 정보와 연계되도록 함으로써 적은 양의 정보를 가지고도 이웃한 모든 노드들 간에 pairwise 키를 설정할 수 있도록 하였다. 제안된 키설정 메커니즘을 통하여 필요한 메모리의 양을 줄이면서도 보안 강도를 높일 수 있음을 증명한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.176-179
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• 2022

In this paper, we consider a sectorized wireless powered sensor network (WPSN), wherein sensor nodes are clustered based on sectors and transmit data to the cluster head (CH) using energy harvested from a hybrid access point. We construct a system model for this sectorized WPSN and find optimal coordinates of CH that maximize the achievable transmission rate of sensing data. To obtain the optimal CH with low overhead, we perform an asymptotic geometric analysis (GA). Simulation results show that the proposed GA-based CH selection method is close to the optimal performance exhibited by exhaustive search with a low feedback overhead.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제47권2호
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• pp.103-112
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• 2010

센서 네트워크에서, 센서들은 보호되지 않는 환경에 배치되므로 공격자들의 오염타깃이 되기 쉽다. 만일 오염센서들의 수가 급격히 증가하면, 키 관리 자체가 무력화 된다. 특히, 클러스터 기반의 센서 네트워크에서 클러스터 헤드 (CH: Cluster Head)들의 오염은 일반센서들의 오염보다 훨씬 더 위협적이다. 따라서, 최근에는 오염된 센서들에게 노출된 키들을 그들에게 알려지지 않은 키들을 이용하여 변경시키는 키 갱신 기법들이 부상하고 있다. 그러나 이들은 클러스터 내에서의 그룹키 사용, 매우 소극적인 오염노드 퇴출, 과도한 통신 및 연산오버헤드 유발과 같은 문제점들을 발생시킨다. 본 논문에서는 클러스터 기반의 센서 네트워크에서 클러스터 조직의 갱신을 이용한 선행적인 키갱신 기법을 제안한다. 제안방법에서, 각 센서들은 네트워크 구성시간에 이웃센서들과 개별키들을 설정하며, 이 키들은 클러스터내의 통신에 이용된다. 주기적인 클러스터 재조직에 의해 오염노드들은 네트워크로부터 퇴출되며, 임의의 클러스터 내에서 사용되는 개별키들은 계속해서 변경된다. 또한 새로 선출된 CH들은 자신의 멤버들을 싱크에게 알리는 것에 의해 싱크와 안전하게 키를 일치시킨다. 실험결과는 제안방법이 오염노드들의 증가에도 불구하고 기밀성과 무결성을 크게 향상 시킴을 보여주었다. 또한 실험결과는 제안방법이 SHELL에 비해 소중한 에너지를 더 효율적으로 사용함을 보여주었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.113-119
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• 2009

본 논문에서는 클러스터링 무선 센서 네트워크 환경에서 효율적으로 TDMA 스케줄링을 할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 기존의 연구에서는 유휴(idle) 구간과 스케줄(schedule) 구간을 매 프레임 수행해야하는 오버헤드가 발생하는데 이러한 오버헤드로 인하여 불필요한 에너지 소모가 일어나고, 전송 지연이 발생하게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하며 클러스터를 구성하고 있는 멤버 노드들의 수와 멤버 노드들이 가지고 있는 트래픽 부하(Traffic Load)를 사용하여 프레임을 동적으로 스케줄링 하는 알고리즘이 제안되었다. 본 논문에서 제안된 DS-MAC(Dyamic Sceheduling MAC) 프로토콜은 에너지 효율적이고, 전송 지연을 줄일 수 있는 장점을 가진다. 수학적 분석 방법을 사용하여 기존의 연구들과의 성능을 비교가 이루어졌다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권1호
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• pp.178-202
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• 2012

In this paper, we first survey cross-layer architectures for Wireless Sensor Networks (WSNs) and Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs). Afterwards, we propose a novel cross-layer architecture for QoS provisioning in clustered and multi-hop based WMSNs. The proposed architecture provides support for multiple network-based applications on a single sensor node. For supporting multiple applications on a single node, an area in memory is reserved where each application can store its network protocols settings. Furthermore, the proposed cross-layer architecture supports heterogeneous flows by classifying WMSN traffic into six traffic classes. The architecture incorporates a service differentiation module for QoS provisioning in WMSNs. The service differentiation module defines the forwarding behavior corresponding to each traffic class. The forwarding behavior is primarily determined by the priority of the traffic class, moreover the service differentiation module allocates bandwidth to each traffic class with goals to maximize network utilization and avoid starvation of low priority flows. The proposal incorporates the congestion detection and control algorithm. Upon detection of congestion, the congested node makes an estimate of the data rate that should be used by the node itself and its one-hop away upstream nodes. While estimating the data rate, the congested node considers the characteristics of different traffic classes along with their total bandwidth usage. The architecture uses a shared database to enable cross-layer interactions. Application's network protocol settings and the interaction with the shared database is done through a cross-layer optimization middleware.