Kim, Junhee;Swartz, R. Andrew;Lynch, Jerome P.;Lee, Jong-Jae;Lee, Chang-Geun
Smart Structures and Systems
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v.6
no.5_6
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pp.505-524
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2010
Wireless structural monitoring systems consist of networks of wireless sensors installed to record the loading environment and corresponding response of large-scale civil structures. Wireless monitoring systems are desirable because they eliminate the need for costly and labor intensive installation of coaxial wiring in a structure. However, another advantageous characteristic of wireless sensors is their installation modularity. For example, wireless sensors can be easily and rapidly removed and reinstalled in new locations on a structure if the need arises. In this study, the reconfiguration of a rapid-to-deploy wireless structural monitoring system is proposed for monitoring short- and medium-span highway bridges. Narada wireless sensor nodes using power amplified radios are adopted to achieve long communication ranges. A network of twenty Narada wireless sensors is installed on the Yeondae Bridge (Korea) to measure the global response of the bridge to controlled truck loadings. To attain acceleration measurements in a large number of locations on the bridge, the wireless monitoring system is installed three times, with each installation concentrating sensors in one localized area of the bridge. Analysis of measurement data after installation of the three monitoring system configurations leads to reliable estimation of the bridge modal properties, including mode shapes.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.36
no.8C
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pp.489-496
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2011
Energy efficiency in wireless sensor networks is a principal issue to prolong applications to track the movement of the large-scale phenomena. It is a selective wakeup approach that is an effective way to save energy in the networks. However, most previous studies with the selective wakeup scheme are concentrated on individual objects such as intruders and tanks, and thus cannot be applied for tracking continuous objects such as wild fire and poison gas. This is because the continuous object is pretty flexible and volatile due to its sensitiveness to surrounding circumferences so that movable area cannot be estimated by the just spatiotemporal mechanism. Therefore, we propose a cluster-based algorithm for applying the efficient and more accurate technique to the continuous object tracking in enough dense sensor networks. Proposed algorithm wakes up the sensors in unit cluster where target objects may be diffused or shrunken. Moreover, our scheme is asynchronous because it does not need to calculate the next area at the same time.
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2010.11a
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pp.913-916
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2010
Wireless sensor networks consist of small battery powered devices with limited energy resources. Once deployed, the small sensor nodes are usually inaccessible to the user, and thus replacement of the energy source is not feasible. Hence, energy efficiency is a key design issue that needs to be enhanced in order to improve the life span of the network. In BCDCP, all sensors send data from CH (Cluster Head) and then to BS (Base Station). BCDCP works well in small-scale network but in large scale network it is not appropriated since it uses much energy for long distance wireless communication. We propose a routing protocol - Triangular Clustering Routing Protocol (TCRP) - to prolong network life time through the balanced energy consumption. TCRP selects cluster head of triangular shape. The sensor field is divided into energy level and in every level we choose one node as a gate node. This gate node collects data and sends it to the leader node. Finally the leader node sends the aggregated data to the BS. We show TCRP outperforms BCDCP with several experiments.
Journal of The Institute of Information and Telecommunication Facilities Engineering
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v.9
no.3
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pp.102-106
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2010
Recently process industries from oil and gas procedures and mining companies to manufactures of chemicals, foods, and beverages has been exploring the USN (Ubiquitous Sensor Networks) technology to improve safety of production processes. However, to apply the USN technology in the large-scale plant industry, reliability and security issues are not fully addressed yet, and the absence of the industrial sensor networking standard causes a compatibility problem with legacy equipment and systems. Although this situation, process industry such as energy plants are looking for the secure wireless plant solution to provide detailed, accurate safety monitoring from previously hard-reach, unaccordable area. In this paper, SPSF (Smart Plant Safety Framework based on Reliable-Secure USN) is suggested to fulfill the requirements of high-risk industrial environments for highly secure, reliable data collection and plant monitoring that is resistant to interference. The SPSF consists of three main layers: 1) Smart Safety Sensing Layer, 2) Smart Safety Network Layers, 3) Plant Network System Layer.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.19
no.3
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pp.136-141
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2021
Research on wireless sensor networks has focused on the monitoring and characterization of large-scale physical environments and the tracking of various environmental or physical conditions, such as temperature, pressure, and wind speed. We propose a stochastic mobility model that can be applied to a MANET (Mobile Ad-hoc NETwork). environment, and apply this mobility model to a newly proposed clustering-based routing protocol. To verify its stability and durability, we compared the proposed stochastic mobility model with a random model in terms of energy efficiency. The FND (First Node Dead) was measured and compared to verify the performance of the newly designed protocol. In this paper, we describe the proposed mobility model, quantify the changes to the mobile environment, and detail the selection of cluster heads and clusters formed using a fuzzy inference system. After the clusters are configured, the collected data are sent to a base station. Studies on clustering-based routing protocols and stochastic mobility models for MANET applications have shown that these strategies improve the energy efficiency of a network.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.24
no.1
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pp.113-119
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2020
Large sensor networks require the collection and analysis of data from a large number of sensors. The number of sensors that can be controlled per micro controller is limited. In this paper, we propose how to aggregate sensor data from a large number of sensors using a large number of microcontrollers and multiple bridge nodes, and design and implement an efficient communication system for sensor data collection. Bridge nodes aggregate data from multiple microcontrollers using SPI communication, and transfer the aggregated data to PC servers using wireless TCP/IP communication. In this paper, the communication system was constructed using the Open H/W Aduo Mini and ESP8266 and performance of the system was analyzed. The performance analysis results showed that more than 30 sensing data can be collected per second from more than 700 sensors.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.10
no.7
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pp.1549-1555
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2009
The Relay node placement problem is one of the most important requirements for many wireless sensor networks because the lifetime of sensor networks is closely related with the placement of relay nodes which receive sensed data from sensor nodes and forward them to the base station. Relay node placement problem has focused at minimization of dissipated total energy of the sensor nodes in whole networks. However, minimum total energy causes the unbalance of consumed energy in sensor nodes due to different distances between relay nodes and sensor nodes. This paper proposes the concept of energy balance ratio and finds the locations of relay nodes using objective functions which maximize the energy balance ratio. Maximizing this ratio results in maximizing the network lifetime by minimizing the energy consumption of large-scale sensor networks. However, finding a solution to relay node placement problem is NP-hard and it is very difficult to get exact solutions. Therefore, we get approximate solutions to EBR-RNP problem which considers both energy balance ratio and relay node placement using constraint programming.
Yao, Yuanyuan;Yin, Changchuan;Song, Xiaoshi;Beaulieu, Norman C.
Journal of Communications and Networks
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v.18
no.3
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pp.340-350
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2016
The performance of large-scale cognitive radio (CR) networks with secondary users sustained by opportunistically harvesting radio-frequency (RF) energy from nearby primary transmissions is investigated. Using an advanced RF energy harvester, a secondary user is assumed to be able to collect ambient primary RF energy as long as it lies inside the harvesting zone of an active primary transmitter (PT). A variable power (VP) transmission mode is proposed, and an energy-based opportunistic spectrum access (OSA) strategy is considered, under which a secondary transmitter (ST) is allowed to transmit only if its harvested energy is larger than a predefined transmission threshold and it is outside the guard zones of all active PTs. The transmission probability of the STs is derived. The outage probabilities and the throughputs of the primary and the secondary networks, respectively, are characterized. Compared with prior work, the throughput can be increased by as much as 29%. The energy-based OSA strategy can be generally applied to a non-CR setup, where distributed power beacons (PBs) are deployed to power coexisting wireless signal transmitters (WSTs) in a wireless powered sensor network.
Cho, Moon-Je;Jung, Bang Chul;Park, Pangun;Chang, Woohyuk;Ban, Tae-Won
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.20
no.9
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pp.1704-1709
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2016
In this paper, we propose efficient uplink data transmission method in ultra dense wireless networks as in intra-aircraft, where large-scale APs and wireless sensors are deployed. In the ultra dense wireless networks, a performance degradation is inevitable due to the inter-AP interference. However, the performance degradation can be avoided if a scheduling algorithm can estimate the amount of interference caused by each wireless sensor and reflects it. SGIR (Signal-to-Generating Interference Ratio) based scheduling algorithms is a typical example. Unfortunately, the scheduling algorithms based on the interference caused by wireless sensors necessarily yield large scale exchange of information through backhaul which connects APs. Therefore, we, in this paper, propose a novel scheme which can dramatically reduce the amount of information which are exchanged through backhaul connection. Monte-Carlo simulation results show that the proposed scheme can reduce the amount of backhaul traffic by 27% without loss of data transmission rate.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.31
no.11A
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pp.1147-1158
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2006
Clustering algorithm is an essential element to implement a hierarchical routing protocol, especially for a large-scale wireless sensor network. In this paper, we propose a new type of energy-efficient clustering algorithm, which maximizes the physical distance between cluster head and gateway by a neighbor node discovery mechanism. Furthermore, a slave/master patching scheme is introduced as a useful means of further improving the energy-efficiency. It has been shown that the number of cluster heads can be reduced by as many as 21% as compared with the existing clustering algorithms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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