KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.4
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pp.1866-1888
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2017
Efficient energy consumption in WSN is one of the key design issues for improving network stability period. In this paper, we propose a new Heterogeneity-aware Energy-efficient Clustering (HEC) technique which considers two types of heterogeneity - network lifetime and of sensor nodes. Selection of cluster head nodes is done based on the three network lifetime phases: only advanced nodes are allowed to become cluster heads in the initial phase; in the second active phase all nodes are allowed to participate in cluster head selection process with equal probability, and in the last dying out phase, clustering is relaxed by allowing direct transmission. Simulation-based performance analysis of the proposed technique as compared to other relevant techniques shows that HEC achieves longer stable region, improved throughput, and better energy dissipation owing to judicious consumption of additional energy of advanced nodes. On an average, the improvement observed for stability period over LEACH, SEP, FAIR and HEC- with SEP protocols is around 65%, 30%, 15% and 17% respectively. Further, the scalability of proposed technique is tested by varying the field size and number of sensing nodes. The results obtained are found to be quite optimistic. The impact of energy heterogeneity has also been assessed and it is found to improve the stability period though only upto a certain extent.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.9
no.3
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pp.534-539
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2005
The key in wireless sensor networks, which consist of a number of sensor nodes, is an energy efficiency. Many routing protocols have been proposed for prolonging network lifetime and reducing traffic in wireless sensor networks. Wireless sensor networks usually use wireless ad-hoc network protocols for routing, but these protocols are not well-suited for wireless sensor networks due to many reasons. In this paper, RM-flooding protocol is proposed for reducing routing overhead occurred when packet flooding. The nodes using this routing protocol can consume the limited energy effectively, and exchange information with remote nodes usulg information receiving from multipath. So, RM-flooding prolongs the network's lifetime.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2008.10a
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pp.373-376
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2008
Wireless sensor networks consist of thousands of sensor nodes that have low power, low footprint and low computational capacities. So the burning issues in the design and deployment of these sensor nodes in the practical application areas include the energy conservation and network lifetime. Efficient routing schemes can help reduce the energy consumption and thus increase the network lifetime. This paper deals with the comparative analysis of popular routing protocols such as LEACH, LEACH-C, MTE, and PEGASIS. The protocols are compared by using performance me tries such as system lifetime, the time for first node death, and total system energy.
Park, Woo-Chool;Cho, Soo-Hyung;Lee, Sang-Hak;Kim, Dae-Whan;Yoo, June-Jae
Proceedings of the KIEE Conference
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2004.11c
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pp.225-227
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2004
A sensor networkis composed of a large number of sensor nodes, which are densely deployed either inside the phenomenon or very close to it. One of the most important constraints on sensor nodes is the low power consumption requirement. Sensor nodes carry limited, generally irreplaceable, power sources. Therefore, while traditional networks aim to achieve high quality of service (QoS) provisions, sensor network protocols must focus primarily on power conservation. This paper presents the characteristics of energy consuming, average delay in 802.11 MAC, S-MAC that is specifically designed for wireless sensor networks. We analyze the energy consuming state in the 802.11 MAC in the simulation topology nodes, and measure average delay in 802.11 and S-MAC. Energy efficiency is the primary goal in this protocol design. 802.11 MAC is more efficient than S-MAC in the average delay, throughput. However S-MAC is an energy efficient protocol, a tradeoff between energy efficiency and delay.
In this study, we use a parallel simulator PASENS(Parallel SEnsor Network Simulator) to predict power consumption and data reception rate of the hierarchical routing protocols for sensor network - LEACH (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy), TL-LEACH (Two Level Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy), M-LEACH (Multi hop Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy) and LEACH-C (LEACH-Centralized). According to simulation results, M-LEACH routing protocol shows the highest data reception rate for the wider area, since more sensor nodes are involved in the data transmission. And LEACH-C routing protocol, where the sink node considers the entire node's residual energy and location to determine the cluster head, results in the most efficient energy consumption and in the narrow area needed long life of sensor network.
According to the double-phase cluster-head election method (DCE), the final cluster heads (CHs) sometimes are located at the edge of cluster. They have a long distance from the base station (BS). Sensor data is directly transmitted to BS by CHs. This makes some nodes consume much energy for transmitting data and die earlier. To address this problem, energy efficient multi-hop cluster-head election strategy (EEMCE) is proposed in this paper. To avoid taking these nodes far from BS as CH, this strategy first introduces the distance from the sensor nodes to the BS into the tentative CH election. Subsequently, in the same cluster, the energy of tentative CH is compared with those of other nodes, and then the node that has more energy than the tentative CH and being nearest the tentative CH are taken as the final CH. Lastly, if the CH is located at the periphery of the network, the multi-hop method will be employed to reduce the energy that is consumed by CHs. The simulation results suggest that the proposed method exhibits higher energy efficiency, longer stability period and better scalability than other protocols.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.4
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pp.1237-1255
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2014
In wireless sensor networks (WSNs), hierarchical clustering is an efficient approach for lower energy consumption and extended network lifetime. In cluster-based multi-hop communications, a cluster head (CH) closer to the sink is loaded heavier than those CHs farther away from the sink. In order to balance the energy consumption among CHs, we development a novel cluster-based routing protocol for corona-structured wireless sensor networks. Based on the relaying traffic of each CH conveys, adequate radius for each corona can be determined through nearly balanced energy depletion analysis, which leads to balanced energy consumption among CHs. Simulation results demonstrate that our clustering approach effectively improves the network lifetime, residual energy and reduces the number of CH rotations in comparison with the MLCRA protocols.
In this paper, we propose an energy efficient and multimedia traffic friendly MAC protocol (EEMF-MAC) that controls sender's wakeup period based on the data packet's transmission urgency and the receiver's wakeup periods based on the received data packet traffic loads. The protocol is useful for applications such as object tracking, real time data gathering, in which priority-based packet transmission is required. The basic idea of EEMF-MAC is that it uses the priority concept with transmission urgency of sender's data packet to reduce the transmission delay of the urgent data and it also uses duty cycling technique in order to achieve energy efficiency. EEMF-MAC showed a better performance in energy efficiency and packet transmission delay compared to existing protocols, RI-MAC and EE-RI-MAC.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.45
no.1
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pp.70-77
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2008
On the wireless sensor network MAC protocols, one of main issues is energy enciency. Since several asynchronous wireless sensor network MAC protocols with short preamble sampling scheme can be operated without setting the timing synchronization among neighbor nodes, it consumes a little energy for maintaining protocols. However, each node encounters either preamble or data overhearing problem, because each node wakes up in a different time and must check whether the frame is being sent to itself or not. To solve this overhearing problem, we newly propose B-MAC++ that can reduce the overhearing energy consumption by using short preambles with destination address and payload length. from simulation results, we show that the proposed B-MAC++ has advantageous in terms of power consumption efficiency over other asynchronous wireless sensor network MAC protocols.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.6
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pp.2644-2657
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2018
To utilize the energy of sensor nodes efficiently and extend the network lifetime maximally is one of the primary goals in wireless sensor networks (WSNs). Thus, designing an energy-efficient protocol to optimize the determination of cluster heads (CHs) in WSNs has become increasingly important. In this paper, we propose a novel energy-efficient protocol based on an improved Grey Wolf Optimizer (GWO), which we refer to as Fitness value based Improved GWO (FIGWO). It considers a fitness value to improve the finding of the optimal solution in GWO, which ensures a better distribution of CHs and a more balanced cluster structure. According to the distance to the CHs and the BS, sensor nodes' transmission distance are recalculated to reduce the energy consumption. Simulation results demonstrate that the proposed approach can prolong the stability period of the network in comparison to other algorithms, namely by 31.5% in comparison to SEP, and even by 57.8% when compared with LEACH protocol. The results also show that the proposed protocol performs well over the above comparative protocols in terms of energy consumption and network throughput.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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