The reliability of sensor networks is generally dependent on the battery power of the sensor nodes that it employs; hence it is crucial for the sensor nodes to efficiently use their battery resources. This research paper presents a method to increase the reliability of sensor nodes by constructing a connected dominating tree (CDT), which is a subnetwork of wireless sensor networks. It detects the minimum number of dominatees, dominators, forwarder sensor nodes, and aggregates, as well as transmitting data to the sink. A new medium access control (MAC) protocol, called Homogenous Quorum-Based Medium Access Control (HQMAC), is also introduced, which is an adaptive, homogenous, asynchronous quorum-based MAC protocol. In this protocol, certain sensor nodes belonging to a network will be allowed to tune their wake-up and sleep intervals, based on their own traffic load. A new quorum system, named BiQuorum, is used by HQMAC to provide a low duty cycle, low network sensibility, and a high number of rendezvous points when compared with other quorum systems such as grid and dygrid. Both the theoretical results and the simulation results proved that the proposed HQMAC (when applied to a CDT) facilitates low transmission latency, high delivery ratio, and low energy consumption, thus extending the lifetime of the network it serves.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.21
no.2
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pp.158-170
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2021
Virtualization technologies are being adopted and broadly utilized in many fields and at different levels. In cloud computing, achieving load balancing across large distributed virtual machines is considered a complex optimization problem with an essential importance in cloud computing systems and data centers as the overloading or underloading of tasks on VMs may cause multiple issues in the cloud system like longer execution time, machine failure, high power consumption, etc. Therefore, load balancing mechanism is an important aspect in cloud computing that assist in overcoming different performance issues. In this research, we propose a new approach that combines the advantages of different task allocation algorithms like Round robin algorithm, and Random allocation with different threshold techniques like the VM utilization and the number of allocation counts using least connection mechanism. We performed extensive simulations and experiments that augment different scheduling policies to overcome the resource utilization problem without compromising other performance measures like makespan and execution time of the tasks. The proposed system provided better results compared to the original round robin as it takes into consideration the dynamic state of the system.
Many embedded real-time systems have adopted processors supported with dynamic voltage scaling(DVS) recently. Power is one of the important metrics for optimization in the design and operation of embedded real-time systems. We can save considerable energy by using slowdown of processor supported with DVS. In this paper, we propose heuristic algorithms to calculate task slowdown factors for an efficient energy consumption in embedded real-time systems with task synchronization. The previous algorithm has a following constraint : given the tasks are ordered in a nondecreasing order of their relative deadline, the task slowdown factors computed are in a nonincreasing order. In this paper, we relax the constraint and propose heuristic algorithms which have the same time complexity that previous algorithm has and can save more energy. Experimental results show that the proposed algorithms are energy efficient.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.13
no.2
s.29
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pp.133-140
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2007
Since early times, captain have been sailing to select the optimum route considering the weather, ship loading status condition and operational scheduling empirically. However, it is rare to find digitalized onboard route support system whereas weather facsimile or wave and swell chart are utilized for the officer, based on captain's experience. In this paper, optimal route safety assessment system which is composed of voyage efficiency and safety component is introduced. Optimum route minimizea ETA(estimated time of arrival) and fuel consumption that shipping company and captain are requiring to evaluate for efficient voyage considering speed loss and power increase based on wave added resistance of ship. In the view point of safety, seakeeping prediction is performed based on 3 dimensional panel method. Finally, It is assistance measure for ship's optimum navigation route safety planning & assessment.
Wireless sensor networks are usually characterized by dense deployment of energy constrained nodes. Due to the usage of a large number of sensor nodes in uncontrolled hostile or harsh environments, node failure is a common event in these systems. Another common reason for node failure is the exhaustion of their energy resources and node inactivation. Such failures can have adverse effects on the quality of the real-time services in Wireless Sensor Networks (WSNs). To avoid such degradations, it is necessary that the failures be recovered in a proper manner to sustain network operation. In this paper we present a dynamic Energy efficient Real-Time Job Allocation (ERTJA) algorithm for handling node failures in a cluster of sensor nodes with the consideration of communication energy and time overheads besides the nodes' characteristics. ERTJA relies on the computation power of cluster members for handling a node failure. It also tries to minimize the energy consumption of the cluster by minimum activation of the sleeping nodes. The resulting system can then guarantee the Quality of Service (QoS) of the cluster application. Further, when the number of sleeping nodes is limited, the proposed algorithm uses the idle times of the active nodes to engage a graceful QoS degradation in the cluster. Simulation results show significant performance improvements of ERTJA in terms of the energy conservation and the probability of meeting deadlines compared with the other studied algorithms.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.7
no.5
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pp.866-874
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2006
This paper proposes a new Dynamic Voltage Scaling(DVS) algorithm to achieve low-power scheduling of aperiodic hard real-time tasks. Aperiodic tasks schedulingcannot be applied to the conventional DVS algorithm and result in consuming energy more than periodic tasks because they have no period, non predictable worst case execution time, and release time. In this paper, we defined Virtual Periodic Task Set(VTS) which has constant period and worst case execution time, and released aperiodic tasks are assigned to this VTS. The period and worst case execution time of the virtual task can be obtained by calculating task utilization rate of both periodic and aperiodic tasks. The proposed DVS algorithm scales the frequency of both periodic and aperiodic tasks in VTS. Simulation results show that the energy consumption of the proposed algorithm is reduced by 11% over the conventional DVS algorithm for only periodic task.
Time synchronization algorithm in wireless sensor networks is essential to various applications such as object tracking, data encryption, duplicate detection, and precise TDMA scheduling. This paper describes CDRS that is a time synchronization algorithm using the Clock Drift rate and Reference Signals between two sensor nodes. CDRS is composed of two steps. At first step, the time correction is calculated using offset and the clock drift rate between the two nodes based on the LTS method. Two nodes become a synchronized state and the time variance can be compensated by the clock drift rate. At second step, the synchronization node transmits reference signals periodically. This reference signals are used to calculate the time difference between nodes. When this value exceeds the maximum error tolerance, the first step is performed again for resynchronization. The simulation results on the performance analysis show that the time accuracy of the proposed algorithm is improved, and the energy consumption is reduced 2.5 times compared to the time synchronization algorithm with only LTS, because CDRS reduces the number of message about 50% compared to LTS and reference signals do not use the data space for timestamp.
This paper treats optimal route safety assessment system at seaway based on weather forecasting data through INMARSAT. Since early times, captain have been sailing to select the optimum route considering the weather, ship loading status condition and operational scheduling empirically. However, it is rare to find digitalized onboard route support system whereas weather facsimile or wave and swell chart are utilized for the officer, based on captain's experience. In this paper, optimal route safety assessment system which is composed of voyage efficiency and safety component is introduced. Optimum route minimized ETA(estimated time of arrival) and fuel consumption that shipping company. and captain are requiring to evaluate for efficient voyage considering speed loss and power increase based on wave added resistance of ship. In the view point of safety, seakeeping prediction is performed based on 3 dimensional panel method Basically, the weather forecast is assumed to be prepared previously in order to operate this system.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.49
no.12
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pp.56-63
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2012
The WBAN technology means a short distance wireless network which provides each device interactive communication by connecting devices inside and outside of body. Standardization on the physical layer, data link layer, network layer and application layer is in progress by IEEE 802.15.6 TG BAN. Wireless body area network is usually configured in energy efficient using sensor and zigbee device due to the power limitation and the characteristics of human body. Wireless sensor network consist of sensor field and sink node. Sensor field are composed a lot of sensor node and sink node collect sensing data. Wireless sensor network has capacity of the self constitution by protocol where placed in large area without fixed position. Mobile sink node distribute energy consumption therefore network life time was increased than fixed sink node. The energy efficient is important matter in wireless body area network because energy resource was limited on sensor node. In this paper we proposed cluster topology algorithm for efficient data transmission in wireless body area network based mobile sink. The proposed algorithm show good performance under the advantage of grid routing protocol and TDMA scheduling that minimized overlap area on cluster and reduced amount of data on cluster header in error prone wireless sensor network based on mobile sink.
In wireless sensor networks, the limited battery resources of sensor nodes have a direct impact on network lifetime. To reduce unnecessary power consumption, it is often the case that only a minimum number of sensor nodes operate in active mode while the others are kept in sleep mode. In such a case, however, the network service can be easily unreliable if any active node is unable to perform its sensing or communication function because of an unexpected failure. Thus, for achieving reliable sensing, it is important to maintain the sensing level even when some sensor nodes fail. In this paper, we propose a new fault-tolerance scheme, called FCP(Fault-tolerant Coverage Preserving), that gives an efficient way to handle the degradation of the sensing level caused by sensor node failures. In the proposed FCP scheme, a set of backup nodes are pre-designated for each active node to be used to replace the active node in case of its failure. Experimental results show that the FCP scheme provides enhanced performance with reduced overhead in terms of sensing coverage preserving, the number of backup nodes and the amount of control messages. On the average, the percentage of coverage preserving is improved by 87.2% while the additional number of backup nodes and the additional amount of control messages are reduced by 57.6% and 99.5%, respectively, compared with previous fault-tolerance schemes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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