• International Journal of Contents
• /
• 제8권2호
• /
• pp.13-18
• /
• 2012

In wireless sensor networks, an energy efficient data gathering scheme is one of core technologies to process a query. The cluster-based data gathering methods minimize the energy consumption of sensor nodes by maximizing the efficiency of data aggregation. However, since the existing clustering methods consider only uniform network environments, they are not suitable for the real world applications that sensor nodes can be distributed unevenly. To solve such a problem, we propose a balanced multi-hop clustering scheme in non-uniform wireless sensor networks. The proposed scheme constructs a cluster based on the logical distance to the cluster head using a min-distance hop count. To show the superiority of our proposed scheme, we compare it with the existing clustering schemes in sensor networks. Our experimental results show that our proposed scheme prolongs about 48% lifetime over the existing methods on average.

• 정보처리학회논문지C
• /
• 제14C권6호
• /
• pp.519-524
• /
• 2007

제한된 자원을 가진 센서 노드들로 구성된 센서 네트워크에서 가장 중요한 이슈 중 하나는 주어진 에너지를 최대한 활용하여 네트워크 수명을 연장하는 것이다. 네트워크 수명을 연장하는 가장 대표적인 방법은 클러스터링 방법이며, 이는 단일홉 모드와 다중홉 모드로 분류된다. 단일홉 모드는 클러스터 내의 모든 센서 노드들이 CH(Cluster Head)와 단일홉 통신을 하는 것을 말하며, 반면 다중홉 모드는 중간 노드들의 중계를 통하여 센서 노드와 CH가 통신하는 방식을 말한다. 기존의 다중홉 클러스터링 방식에서 성능 상 가장 중요한 영향을 미치는 요소는 클러스터 크기이며, 노드의 분포가 균일하다고 가정하였다. 그러나 실제 네트워크에서의 노드 분포는 균일하지 않을 수 있으므로 이러한 환경에서의 최적의 클러스터 크기 계산은 아주 어렵다. 본 논문에서는 싱크 주변의 CH에 대한 트래픽 부하를 줄이기 위하여 싱크로부터의 거리를 기반으로 클러스터 크기를 동적으로 변화시키는 다중홉 클러스터링 방법을 제안한다. 또한 수학적 분석과 시뮬레이션을 통하여 제안된 동적크기 클러스터링 방식이 기존의 고정크기 클러스터링 보다 더 나은 성능을 가짐을 보였다.

• 정보처리학회논문지C
• /
• 제12C권6호
• /
• pp.875-880
• /
• 2005

제한된 자원을 가진 센서 노드들로 구성된 센서 네트워크에서 가장 중요한 이슈 중 하나는 쑤어진 에너지를 최대한 활용하여 네트워크 수명을 연장하는 것이다. 네트워크 수명을 연장하는 가장 대표적인 방법은 클러스터링 방법이다. 본 논문에서는 CH(Cluster Head) 및 후보 CH 노드들로부터 주어지는 통신 부하(load)와 잔여 에너지 양에 대한 정보를 기반으로 클러스터 크기를 동적으로 변화시켜 클러스터 내의 노드 밀도에 상관없이 각 CH에게 주어지는 부담을 일정하게 유지시키는 새로운 동적 크기 다중홉 클러스터링 방법을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안된 방법이 기존의 단일홉 모드나 고정 크기 다중홉 모드 클러스터링 방법보다 우수함을 보였다.

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

• 대한전자공학회:학술대회논문집
• /
• 대한전자공학회 2003년도 통신소사이어티 추계학술대회논문집
• /
• pp.135-139
• /
• 2003

Sensor networks consist of sensor nodes with small-size, low-cost, low-power, and multi-functions to sense, to process and to communicate. Minimizing power consumption of sensors is an important issue in sensor networks due to limited power in sensor networks. Clustering is an efficient way to reduce data flow in sensor networks and to maintain less routing information. In this paper, we propose a multi-hop clustering mechanism using global and local ID to reduce transmission power consumption and an efficient routing method for improved data fusion and transmission.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제13권1호
• /
• pp.43-49
• /
• 2011

In this paper, a new medium access control (MAC) protocol entitled three-phase multiple access with continual contention resolution (TPMA-CCR) is proposed for wireless multi-hop ad hoc networks. This work is motivated by the previously known three-phase multiple access (TPMA) scheme of Hou and Tsai [2] which is the suitable MAC protocol for clustering multi-hop ad hoc networks owing to its beneficial attributes such as easy collision detectible, anonymous acknowledgment (ACK), and simple signaling format for the broadcast-natured networks. The new TPMA-CCR is designed to let all contending nodes participate in contentions for a medium access more aggressively than the original TPMA and with continual resolving procedures as well. Through the systematical performance analysis of the suggested protocol, it is also shown that the maximum throughput of the new protocol is not only superior to the original TPMA, but also improves on the conventional slotted carrier sense multiple access (CSMA) under certain circumstances. Thus, in terms of performance, TPMA-CCR can provide an attractive alternative to other contention-based MAC protocols for multi-hop ad hoc networks.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제8권4호
• /
• pp.1256-1275
• /
• 2014

As one of the new self-organizing and self-configuration broadband networks, wireless mesh networks are being increasingly attractive. In order to solve the load balancing problem in wireless mesh networks, this paper proposes a novel multi-path routing algorithm based on clustering (Cluster_MMesh) for wireless mesh networks. In the clustering stage, on the basis of the maximum connectivity clustering algorithm and k-hop clustering algorithm, according to the idea of maximum connectivity, a new concept of node connectivity degree is proposed in this paper, which can make the selection of cluster head more simple and reasonable. While clustering, the node which has less expected load in the candidate border gateway node set will be selected as the border gateway node. In the multi-path routing establishment stage, we use the intra-clustering multi-path routing algorithm and inter-clustering multi-path routing algorithm to establish multi-path routing from the source node to the destination node. At last, in the traffic allocation stage, we will use the virtual disjoint multi-path model (Vdmp) to allocate the network traffic. Simulation results show that the Cluster_MMesh routing algorithm can help increase the packet delivery rate, reduce the average end to end delay, and improve the network performance.

• 한국멀티미디어학회논문지
• /
• 제19권5호
• /
• pp.910-917
• /
• 2016

Sensors have limited resources in sensor networks, so efficient use of energy is important. Representative clustering methods, LEACH, LEACHC, TEEN generally use direct transmission methods from cluster headers to the sink node to pass collected data. However, the communication distance of the sensor nodes at low cost and at low power is not long, it requires a data transfer through the multi-hop to transmit data to the sink node. In the existing cluster-based sensor network studies, cluster process and route selection process are performed separately in order to configure the routing path to the sink node. In this paper, in order to use the energy of the sensor nodes that have limited resources efficiently, a cluster-based multi-hop routing protocol which merges the clustering process and routing process is proposed. And the proposed method complements the problem of uneven cluster creation that may occur in probabilistic cluster methods and increases the energy efficiency of whole sensor nodes.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제16권4호
• /
• pp.421-429
• /
• 2014

We consider the problem of scheduling communications in wireless sensor networks (WSNs) to ensure battery preservation through the use of the sleeping mode of sensors.We propose a communication protocol for 1-hop WSNs and extend it to multi-hop WSNs through the use of a 1-hop clustering algorithm.We propose to schedule communications in each cluster in a virtual communication ring so as to avoid collisions. Since clusters are cliques, only one sensor can speak or listen in a cluster at a time, and all sensors need to speak in each of their clusters at least once to realize the communication protocol. We model this situation as a mathematical program.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제38B권6호
• /
• pp.446-453
• /
• 2013

무선 센서네트워크에서 클러스터링 기법은 네트워크 확장성과 네트워크 수명 연장에 효율적이라고 인정받고 있다. 본 논문에서는 클러스터 기반 센서 네트워크에서 multi-hop to one-hop 전송 환경을 고려하여 에너지 효율성에 최적인 클러스터 비율(cluster ratio, CR)을 분석하는데 초점을 둔다. 본 논문에서는 지정한 클러스터 비율을 통한 시스템 홉 수(hop-count) 최소화와 노드 간 패킷수신율(packet reception ratio, PRR) 최대화 사이의 이해득실(trade-off) 관계를 분석하고 이 두 요소를 종합적으로 고려하여 목표함수를 유도한다. 제안한 목표함수를 통하여 얻은 최적의 클러스터 비율은 네트워크에서 패킷 전송에 드는 비용뿐만 아니라 노드 간 재전송 오버헤드를 줄여줌으로써 에너지 효율성을 향상시킨다. 본 논문에서 제안한 기법은 최소 홉 수 클러스터링 방안과 비교되며 시뮬레이션을 통하여 향상된 에너지 효율성을 검증하였다.