• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권10호
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• pp.4883-4901
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• 2016

Energy efficiency in Wireless Sensor Networks (WSNs) is very appealing research area due to serious constrains on resources like storage, processing, and communication power of the sensor nodes. Due to limited capabilities of sensing nodes, such networks are composed of a large number of nodes. The higher number of nodes increases the overall performance in data collection from environment and transmission of packets among nodes. In such networks the nodes sense data and ultimately forward the information to a Base Station (BS). The main issues in WSNs revolve around energy consumption and delay in relaying of data. A lot of research work has been published in this area of achieving energy efficiency in the network. Various techniques have been proposed to divide such networks; like grid division of network, group based division, clustering, making logical layers of network, variable size clusters or groups and so on. In this paper a new technique of group based WSNs is proposed by using some features from recent published protocols i.e. "Energy-Efficient Multi-level and Distance Aware Clustering (EEMDC)" and "Energy-Efficient Multi-level and Distance Aware Clustering (EEUC)". The proposed work is not only energy-efficient but also minimizes the delay in relaying of data from the sensor nodes to BS. Simulation results show, that it outperforms LEACH protocol by 38%, EEMDC by 10% and EEUC by 13%.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제14권4호
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• pp.926-940
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• 2018

In clustering-based approaches, cluster heads closer to the sink are usually burdened with much more relay traffic and thus, tend to die early. To address this problem, distance-aware clustering approaches, such as energy-efficient unequal clustering (EEUC), that adjust the cluster size according to the distance between the sink and each cluster head have been proposed. However, the network lifetime of such approaches is highly dependent on the distribution of the sensor nodes, because, in randomly distributed sensor networks, the approaches do not guarantee that the cluster energy consumption will be proportional to the cluster size. To address this problem, we propose a novel approach called CACD (Clustering Algorithm Considering node Distribution), which is not only distance-aware but also node density-aware approach. In CACD, clusters are allowed to have limited member nodes, which are determined by the distance between the sink and the cluster head. Simulation results show that CACD is 20%-50% more energy-efficient than previous work under various operational conditions considering the network lifetime.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권6호
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• pp.1728-1742
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• 2023

In this paper, we extended a hierarchical clustering technique, which is the most researched in the sensor network field, and studied a dynamic differential clustering technique to minimize energy consumption and ensure equal lifespan of all sensor nodes while considering the mobility of sinks. In a sensor network environment with mobile sinks, clusters close to the sinks tend to consume more forwarding energy. Therefore, clustering that considers forwarding energy consumption is desired. Since all clusters form a hierarchical tree, the number of levels of the tree must be considered based on the size of the cluster so that the cluster size is not growing abnormally, and the energy consumption is not concentrated within specific clusters. To verify that the proposed DDC protocol satisfies these requirements, a simulation using Matlab was performed. The FND (First Node Dead), LND (Last Node Dead), and residual energy characteristics of the proposed DDC protocol were compared with the popular clustering protocols such as LEACH and EEUC. As a result, it was shown that FND appears the latest and the point at which the dead node count increases is delayed in the DDC protocol. The proposed DDC protocol presents 66.3% improvement in FND and 13.8% improvement in LND compared to LEACH protocol. Furthermore, FND improved 79.9%, but LND declined 33.2% when compared to the EEUC. This verifies that the proposed DDC protocol can last for longer time with more number of surviving nodes.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.247-255
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• 2011

무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반의 계층적 라우팅 프로토콜들은 모든 노드들의 수명을 균등하게 유지하여, 센서 네트워크의 수명을 최대로 연장하는 것을 목표로 하고 있다. 본 논문에서는 싱크의 위치 변화를 고려한 적응적 클러스터링 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 클러스터링 프로토콜의 특징은 클러스터 트리의 레벨에 따라 클러스터의 크기를 제한하는 대칭형 계층적 클러스터를 구성함으로써 싱크의 위치 변화에 적응적으로 대응 가능하며, 모든 클러스터의 생존 시간을 향상시킴과 동시에 균등한 생존 시간을 보장할 수 있다. 이 기법의 효율성을 입증하기 위해 기존의 대표적인 클러스터링 프로토콜들인 LEACH, EEUC와 본 논문에서 제안하는 적응적 클러스터링 프로토콜의 에너지 소비 정도를 시뮬레이션을 통해 비교하였으며, 그 결과 에너지 소비와 네트워크 수명의 균형에 대해 더 나은 성능을 얻어낼 수 있었다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제16C권6호
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• pp.783-790
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• 2009

무선 센서 네트워크의 필요성이 증가함에 따라 관련된 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 특히, 에너지 제약적인 무선 센서 네트워크의 생존 시간을 증가시키고자 하는 클러스터링 기법들이 많이 연구되고 있다. 대표적인 LEACH와는 달리, 최근의 클러스터링 기법들은 다중 홉으로 데이터를 전송하기 때문에 데이터 병목 현상 문제가 발생한다. 불균형 클러스터링(unequal clustering) 기법들은 라우팅 경로를 증가시켜 데이터 병목 현상 문제를 해결하였다. 불균형 클러스터링 기법들의 대부분은 BS(Base Station)와의 거리만을 고려하여 클러스터의 크기를 결정하였기 때문에, 클러스터 헤드의 에너지 소모가 커지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 클러스터 헤드의 에너지 소모를 최소화하고, 데이터 병목 현상 문제도 해결할 수 있는 불균형 클러스터링 알고리즘을 제안하였다. 기본 아이디어는 적절한 클러스터 헤드를 선출한 이후, BS와의 거리와 노드의 에너지 상태, 이웃 노드의 수를 고려하여 클러스터의 크기를 결정하고, 동시에 클러스터 헤드의 전송기능을 분담하는 노드를 선정하는 것이다. 이처럼 클러스터 헤드의 에너지 소모를 최소화함으로써 클러스터링의 반복횟수를 감소시킬 수 있었으며, 더불어 전체 네트워크의 에너지 소모도 감소시킬 수 있었다.