• Journal of Communications and Networks
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• 제18권5호
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• pp.796-805
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• 2016

In many wireless sensor network (WSN) applications, the information transmitted by an individual entity or node is of limited use without the knowledge of its location. Research in node localization is mostly geared towards multi-hop range-free localization algorithms to achieve accuracy by minimizing localization errors between the node's actual and estimated position. The existing localization algorithms are focused on improving localization accuracy without considering efficiency in terms of energy costs and algorithm convergence time. In this work, we show that our proposed localization scheme, called DV-maxHop, can achieve good accuracy and efficiency. We formulate the multi-objective optimization functions to minimize localization errors as well as the number of transmission during localization phase. We evaluate the performance of our scheme using extensive simulation on several anisotropic and isotropic topologies. Our scheme can achieve dual objective of accuracy and efficiency for various scenarios. Furthermore, the recently proposed algorithms require random uniform distribution of anchors. We also utilized our proposed scheme to compare and study some practical anchor distribution schemes.

• 정보처리학회논문지C
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• 제16C권4호
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• pp.495-504
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• 2009

다수의 센서로 구성된 무선 센서 네트워크는 다양한 환경에서의 정보수집을 목적으로 하며 현재 다양한 분야에 응용 및 활용이 되고 있다. 센서 네트워크를 구성하는 각 센서 노드들은 한정된 전력의 배터리로 동작하므로 에너지 효율성 및 장시간의 네트워크 수명을 제공하는 것이 센서 네트워크의 중요한 연구 목표 중 하나이다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크의 에너지 효율성을 향상 시키고 데이터 신뢰성을 보장하기 위해 새로운 클러스터 기반의 지역 멀티홉 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 클러스터 내의 멀티홉 형성으로 센서 노드들의 데이터 전송을 위한 에너지 소비를 최소화하며 지역 클러스터 헤드 순환 기법을 통해 기존 클러스터링 기법에서 빈번한 클러스터 구성으로 인한 에너지 낭비를 효율적으로 관리한다. 시뮬레이션을 통해 기존에 제안되었던 LEACH, LEACH-C, PEACH와 비교해 전체 노드의 에너지 소모를 균등하게 하여 에너지 효율성을 향상시키고 네트워크 수명을 연장하였음을 확인하였다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제16권3호
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• pp.135-141
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• 2018

Wireless sensor networks (WSN) are composed of a large number of sensor nodes. Battery-powered sensor nodes have limited coverage; therefore, it is more efficient to transmit data via multi-hop communication. The network lifetime is a crucial issue in WSNs and the multi-hop routing protocol should be designed to prolong the network lifetime. Prolonging the network lifetime can be achieved by minimizing the power consumed by the nodes, as well as by balancing the power consumption among the nodes. A power imbalance can reduce the network lifetime even if several nodes have sufficient (battery) power. In this paper, we propose a routing protocol that prolongs the network lifetime by balancing the power consumption among the nodes. To improve the balance of power consumption and improve the network lifetime, the proposed routing scheme adaptively controls the transmission range using a power control according to the residual power in the nodes. We developed a routing simulator to evaluate the performance of the proposed routing protocol. The simulation results show that the proposed routing scheme increases power balancing and improves the network lifetime.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제12권2호
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• pp.275-294
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• 2016

A primary task in wireless sensor networks (WSNs) is data collection. The main objective of this task is to collect sensor readings from sensor fields at predetermined sinks using routing protocols without conducting network processing at intermediate nodes, which have been proved as being inefficient in many research studies using a static sink. The major drawback is that sensor nodes near a data sink are prone to dissipate more energy power than those far away due to their role as relay nodes. Recently, novel WSN architectures based on mobile sinks and mobile relay nodes, which are able to move inside the region of a deployed WSN, which has been developed in most research works related to mobile WSN mainly exploit mobility to reduce and balance energy consumption to enhance communication reliability among sensor nodes. Our main purpose in this paper is to propose a solution to the problem of deploying mobile data collectors for alleviating the high traffic load and resulting bottleneck in a sink's vicinity, which are caused by static approaches. For this reason, several WSNs based on mobile elements have been proposed. We studied two key issues in WSN mobility: the impact of the mobile element (sink or relay nodes) and the impact of the mobility model on WSN based on its performance expressed in terms of energy efficiency and reliability. We conducted an extensive set of simulation experiments. The results obtained reveal that the collection approach based on relay nodes and the mobility model based on stochastic perform better.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권10호
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• pp.4781-4803
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• 2017

Environmental monitoring systems using Wireless Sensor Networks (WSNs) face the challenge of high power consumption, due to the high levels of multi-hop data communication involved. In order to overcome the issue of fast energy depletion, a proof-of-concept implementation proves that adopting a clustering algorithm in environmental monitoring applications will significantly reduce the total power consumption for environment sensor nodes. In this paper, an energy-efficient WSN-based environmental monitoring system is proposed and implemented, using eight sensor nodes deployed over an area of $1km^2$, which took place in the city of Tabuk in Saudi Arabia. The effectiveness of the proposed environmental monitoring system has been demonstrated through adopting a number of real experimental studies.

• ETRI Journal
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• 제42권3호
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• pp.341-350
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• 2020

In a wireless sensor network (WSN), the data transmission technique based on the cooperative multiple-input multiple-output (CMIMO) scheme reduces the energy consumption of sensor nodes quite effectively by utilizing the space-time block coding scheme. However, in networks with high node density, the scheme is ineffective due to the high degree of correlated data. Therefore, to enhance the energy efficiency in high node density WSNs, we implemented the distributed source coding (DSC) with the virtual multiple-input multiple-output (MIMO) data transmission technique in the WSNs. The DSC-MIMO first compresses redundant source data using the DSC and then sends it to a virtual MIMO link. The results reveal that, in the DSC-MIMO scheme, energy consumption is lower than that in the CMIMO technique; it is also lower in the DSC single-input single-output (SISO) scheme, compared to that in the SISO technique at various code rates, compression rates, and training overhead factors. The results also indicate that the energy consumption per bit is directly proportional to the velocity and training overhead factor in all the energy saving schemes.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제20권4호
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• pp.259-264
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• 2022

In wireless sensor networks, sensor nodes are often deployed in large numbers in places that are difficult for humans to access. However, the energy of the sensor node is limited. Therefore, one of the most important considerations when designing routing protocols in wireless sensor networks is minimizing the energy consumption of each sensor node. When the energy of a wireless sensor node is exhausted, the node can no longer be used. Various protocols are being designed to minimize energy consumption and maintain long-term network life. Therefore, we proposed KOCED, an optimal cluster K-means algorithm that considers the distances between cluster centers, nodes, and residual energies. I would like to perform a performance evaluation on the KOCED protocol. This is a study for energy efficiency and validation. The purpose of this study is to present performance evaluation factors by comparing the K-means algorithm and the K-medoids algorithm, one of the recently introduced machine learning techniques, with the KOCED protocol.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.51-57
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• 2020

WSN은 배터리와 같은 제한된 전원을 가진 센서 노드가 무선으로 구성된 네트워크이다. 센서 노드의 배터리가 모두 소모되면 해당 노드는 더는 동작하지 않으며, 일정 이상의 노드가 동작하지 않으면 네트워크는 제 역할을 하지 못하게 된다. 따라서 노드의 에너지 효율을 높여 에너지 소모를 최소화하면 네트워크의 수명을 증가시킬 수 있다. 에너지 효율을 높이기 위한 프로토콜은 다양하게 있으며, 그중 클러스터 방식과 체인 방식의 프로토콜이 있다. 본 논문은 무선 센서 네트워크의 성능 향상을 위해 별도로 연구한 라우팅 프로토콜의 성능 평가를 검토하고자 한다. 비교 기준은 대표적인 계층 라우팅 프로토콜인 LEACH 프로토콜로 선택되었으며, 비교 대상은 CHEF와 FLCFP, LEACH-DFL 라우팅 프로토콜로 퍼지 로직과 함께 고려되었다. 본 논문에서는 성능 비교를 위한 다양한 기준이 제시되었으며, 각 프로토콜의 시뮬레이션을 통해 성능을 비교하였다. CHEF, FLCFP, LEACH-DFL의 성능 비교, LEACH, Puzzy Logic과의 프로토콜 등을 통해 다른 프로토콜의 성능을 비교하기 위한 기준점을 제시하고, 프로토콜의 성능 향상을 위한 추가적인 설계 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.34 No.1 (D)
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• pp.204-207
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• 2007

최근 대두되고 있는 무선 센서네트워크는 실생활의 많은 부분에 있어 그 응용 분야를 넓혀 가고 있다. 본 연구는 WSN의 응용 중 Human Health Care에 주안을 두어 WSN을 이용한 원격 진료 시스템에 대해 설계 및 구현을 하였다. 원격 진료 시스템을 위해 각 센서 노드들은 인체의 Body 정보를 수집할 수 있는 센서들을 가지고 신체의 각 부위에 부착된다. 또한 각 센서 노드들은 고유의 Human Body Code를 가지고 있으며 이 고유의 Code에 의해 인체의 어느 부위에서 측정된 Data인지를 Sink 노드로 전송하게 된다. Sink 노드는 수집된 정보를 원격에 위치한 의료진들에게 전송하며 원격의 의료진들은 Sink 노드에서 전송된 정보를 바탕으로 진료 정보를 환자 및 User에게 Feedback하게 된다. Human Body Code는 인체를 세분화하고 각 세분화한 신체 부위에 계층적으로 고유의 Code를 부여한다. 본 연구에서는 실제 Human Body Code를 직접 제작한 센서 Node에 주입하여 Human Body Network을 구성하여 인체에서 센싱되는 Data를 원격에 위치한 PC에서 진료 가능한 원격 진료 시스템을 구현하였다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제17C권5호
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• pp.433-440
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• 2010

무선 센서 네트워크에서 에너지 효율성, 전송 지연 그리고 확장성은 중요한 요구사항이며, 특히 다수의 노드로 구성된 무선 센서 네트워크의 경우 네트워크 라이프타임 연장을 위해 제한된 배터리 전력 내에서 각 노드의 에너지 소비를 최소화 시켜야한다. 또한 전송률을 향상시키기 위해서는 각 센서 노드의 에너지 소비를 최소화하기 위한 효율적인 알고리즘과 에너지 관리 기술이 요구된다. 본 논문은 무선 센서 네트워크 환경에서 센서 데이터 전송을 위해 경로의 겹침이 없는 다중경로 프로토콜을 제안한다. 제안한 방법은 다중경로를 검색하고 라우팅 테이블에 다중경로를 추가시켜 센서 데이터 전송의 감소를 통해 네트워크 오버헤드를 최소화 시킨다. 제안한 라우팅 프로토콜은 각 노드의 에너지 소비를 최소화하고, 싱크 노드가 수신 강도 범위 내, 외부에 위치하더라도 센서 네트워크의 생명주기를 연장할 수 있다. 실제 데이터를 이용하여 현실 모델에 맞게 센서 네트워크를 구축하고 제안 기법의 타당성을 검증하며, 전체 에너지의 소비량을 평가한다.