Ubiquitous sensor network is to manage and collect information autonomously by communicating user around device. Security requirements in Ubiquitous based on sensor network are as follows: a location of sensor, a restriction of performance by low electric power, communication by broadcasting, etc. We propose new mutual authentication protocol using a low power of sensor node. This protocol solved a low power problem by reducing calculation overload of sensor node using two steps, RM(Register Manager) and AM(Authentication Manager). Many operations performing the sensor node itself have a big overload in low power node. Our protocol reduces the operation number from sensor node. Also it is mutual authentication protocol in Ubiquitous network, which satisfies mutual authentication, session key establishment, user and device authentication, MITM attack, confidentiality, integrity, and is safe the security enemy with solving low electric power problem.
In this paper, a low cost, low power but multifunctional wireless sensor node is presented for the impedance-based SHM using piezoelectric sensors. Firstly, a miniaturized impedance measuring chip device is utilized for low cost and low power structural excitation/sensing. Then, structural damage detection/sensor self-diagnosis algorithms are embedded on the on-board microcontroller. This sensor node uses the power harvested from the solar energy to measure and analyze the impedance data. Simultaneously it monitors temperature on the structure near the piezoelectric sensor and battery power consumption. The wireless sensor node is based on the TinyOS platform for operation, and users can take MATLAB$^{(R)}$ interface for the control of the sensor node through serial communication. In order to validate the performance of this multifunctional wireless impedance sensor node, a series of experimental studies have been carried out for detecting loose bolts and crack damages on lab-scale steel structural members as well as on real steel bridge and building structures. It has been found that the proposed sensor nodes can be effectively used for local wireless health monitoring of structural components and for constructing a low-cost and multifunctional SHM system as "place and forget" wireless sensors.
Sensor nodes are the most significant part of a wireless sensor network that offers a powerful combination of sensing, processing, and communication. One major challenge while designing a sensor node is power consumption, as sensor nodes are generally battery-operated. In this study, we proposed the design of a low-power, long range-based wireless sensor node with flexibility, a compact size, and energy efficiency. Furthermore, we improved power performance by adopting an efficient hardware design and proper component selection. The Nano Power Timer Integrated Circuit is used for power management, as it consumes nanoamps of current, resulting in improved battery life. The proposed design achieves an off-time current of 38.17309 nA, which is tiny compared with the design discussed in the existing literature. Battery life is estimated for spreading factors (SFs), ranging from SF7 to SF12. The achieved battery life is 2.54 years for SF12 and 3.94 years for SF7. We present the analysis of current consumption and battery life. Sensor data, received signal strength indicator, and signal-to-noise ratio are visualized using the ThingSpeak network.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.15
no.6
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pp.761-769
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2012
In this paper, we propose a low-power design strategy to minimize energy-consumption for surveillance and reconnaissance sensor networks. The sensor network consists of many different nodes with various operations such as target detection, packet relay, video monitoring, changing protocols, and etc. Each sensor node consists of sensing, computing, communication, and power components. These components are integrated on a single or multiple boards. Therefore, the power consumption of each component can be different on various operation types. First, we identified the list of components and measured power consumption for them from the first prototype nodes. Next, we focus on which components are the main sources of energy consumption. We propose many energy-efficient approaches to reduce energy consumption for each operation type.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.18
no.7
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pp.1721-1726
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2014
The sensor network technology for core technology of ubiquitous computing is in the spotlight recently, the research on sensor network is proceeding actively which is composed many different sensor node. The major traffic patterns of plenty of sensor networks are composed of collecting types of single directional data, which is transmitting packets from several sensor nodes to sink node. One of the important condition for design of sensor node is to extend for network life which is to minimize power-consumption under the limited resources of sensor network. In this paper analysis used routing protocols using the network simulation that was used second level cluster structure to reduce delay and power-consumption of sensor node.
Structural Health Monitoring (SHM) is the science and technology of monitoring and assessing the condition of aerospace, civil and mechanical infrastructures using a sensing system integrated into the structure. Impedance-based SHM measures impedance of a structure using a PZT (Lead Zirconate Titanate) patch. This paper presents a low-power wireless autonomous and active SHM node called Autonomous SHM Sensor 2 (ASN-2), which is based on the impedance method. In this study, we incorporated three methods to save power. First, entire data processing is performed on-board, which minimizes radio transmission time. Considering that the radio of a wireless sensor node consumes the highest power among all modules, reduction of the transmission time saves substantial power. Second, a rectangular pulse train is used to excite a PZT patch instead of a sinusoidal wave. This eliminates a digital-to-analog converter and reduces the memory space. Third, ASN-2 senses the phase of the response signal instead of the magnitude. Sensing the phase of the signal eliminates an analog-to-digital converter and Fast Fourier Transform operation, which not only saves power, but also enables us to use a low-end low-power processor. Our SHM sensor node ASN-2 is implemented using a TI MSP430 microcontroller evaluation board. A cluster of ASN-2 nodes forms a wireless network. Each node wakes up at a predetermined interval, such as once in four hours, performs an SHM operation, reports the result to the central node wirelessly, and returns to sleep. The power consumption of our ASN-2 is 0.15 mW during the inactive mode and 18 mW during the active mode. Each SHM operation takes about 13 seconds to consume 236 mJ. When our ASN-2 operates once in every four hours, it is estimated to run for about 2.5 years with two AAA-size batteries ignoring the internal battery leakage.
Lee Dong-heui;Cho Young-bok;Kim Dong-myung;Lee Sang-ho
Proceedings of the KSRS Conference
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2005.10a
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pp.766-769
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2005
In a ubiquitous environment made up of multiple sensors, most sensors participate in communications with limited battery, and the sensor node isn't able to participate in communications when all the battery is used up. When an existing authentication method is used for the sensor node which has to participate in a long term communication with limited battery, it creates a problem by making the length of network maintenance or sensor node's operation time relatively shorte. Therefore, a network structure where RM (Register Manager) node and AM (Authentication Manager) node are imported to solve the energy consumption problem during a communication process is presented in this thesis. This offers a low power protocol based on safety through a mutual authentication during communications. Through registration and authentication manager nodes, each sensor nodes are ensured of safety and the algorithm of key's generation, encryption/descramble and authentication is processed with faster operation speed. So the amount of electricity used up during the communications between sensor nodes has been evaluated. In case of the amount of electrical usage, an average of $34.783\%$ for the same subnet and 36.855 for communications with two different subnets, are reduced. The proposed method is a protocol which maintains the limited battery for a long time to increase the effectiveness of energy usage in sensor nodes and can also increase the participation rate of communication by sensor nodes.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.11
no.1
s.39
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pp.177-184
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2006
The sensors in a ubiquitous network are limited because of the low power and ultra light weight, so many studies have revolved around the sensor. This study improves the process of the registration and authorization and suggests a way to minimize discloser of privacy by using an alias. We introduce RA(Relay Agent) for the restrict function of sensor node, and improve anonymity for private information of each sensor node by assigning alias from SM(Service Manager) in procedure of registration and authentication. The privacy of sensor node is secure in procedure of registration, authentication, and communication between nodes. We could improve the level of security with the only partial increment of computation power of RA and SM without an increase in the amount of sensor nodes.
Building wireless sensor networks requires a constituting sensor node to consider the following limited hardware resources: a small battery lifetime limiting available power supply for the sensor node, a low-power microprocessor with a low-performance computing capability, and scarce memory resources. Despite such limited hardware resources of the sensor node, the sensor node platform needs to activate real-time sensing, guarantee the real-time processing of sensing data, and exchange data between individual sensor nodes concurrently. Therefore, in this paper, we propose an energy-efficient real-time task scheduling technique for battery-powered wireless sensor nodes. The proposed energy-efficient task scheduling technique controls the microprocessor's operating frequency and reduces the power consumption of a task by exploiting the slack time of the task when the actual execution time of the task can be less than its worst case execution time. The outcomes from experiments showed that the proposed scheduling technique yielded efficient performance in terms of guaranteeing the completion of real-time tasks within their deadlines and aiming to provide low power consumption.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2013.10a
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pp.733-736
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2013
The sensor network technology for core technology of ubiquitous computing is in the spotlight recently, the research on sensor network is proceeding actively which is composed many different sensor node. The major traffic patterns of plenty of sensor networks are composed of collecting types of single directional data, which is transmitting packets from several sensor nodes to sink node. One of the important condition for design of sensor node is to extend for network life which is to minimize power-consumption under the limited resources of sensor network. In this paper analysis used routing protocols using the network simulation that was used second level cluster structure to reduce delay and power-consumption of sensor node.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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