KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.7
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pp.3480-3500
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2017
Accurate locating for the mobile target remains a challenge in various applications of wireless sensor networks (WSNs). Unfortunately, most of the typical localization algorithms perform well only in the WSN with densely distributed sensor nodes. The non-localizable problem is prone to happening when a target moves into the WSN with sparsely distributed sensor nodes. To solve this problem, we propose a collaborative and predictive localization algorithm (CPLA). The Gaussian mixture model (GMM) is introduced to predict the posterior trajectory for a mobile target by training its prior trajectory. In addition, the collaborative and predictive schemes are designed to solve the non-localizable problems in the two-anchor nodes locating, one-anchor node locating and non-anchor node locating situations. Simulation results prove that the CPLA exhibits higher localization accuracy than other tested predictive localization algorithms either in the WSN with sparsely distributed sensor nodes or in the WSN with densely distributed sensor nodes.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.19
no.2
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pp.477-485
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2015
Most existing simulators for wireless sensor networks(WSNs) are modeling battery-based sensors and providing MAC and routing protocols designed for battery-based WSNs. However, recently, as energy harvesting sensor systems have been studied more extensively, there is an increasing need for appropriate simulators, but few related studies have employed such simulators. Unlike existing simulators, simulators for energy harvesting WSNs require a new energy model that is integrated with the energy-harvesting model, rechargeable battery model, and energy-consuming model. Additionally, it should enable the applications of the well-known MAC and routing protocols designed for energy-harvesting WSNs, as well as a user-friendly interface for convenience. In this work, we design and implement a user-friendly simulator for solar energy-harvesting WSNs.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.6
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pp.2946-2962
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2017
An improved energy-efficient compressed network coding method is proposed for the data communication in the wireless sensor networks (WSNs). In the method, the compressed sensing and network coding are jointly used to improve the energy efficiency, and the two-hop neighbor information is employed to choose the next hop to further reduce the number of the transmissions. Moreover, a new packet format is designed to facilitate the intermediate node selection. To theoretically verify the efficiency of the proposed method, the expressions for the number of the transmissions and receptions are derived. Simulation results show that, the proposed method has higher energy efficiency compared with the available schemes, and it only requires a few packets to reconstruct measurements with reasonable quality.
In wireless sensor networks (WSNs) duty cycling has been an imperative choice to reduce idle listening but it introduces sleep delay. Thus, the conventional WSN medium access control protocols are bound by the energy-latency tradeoff. To break through the tradeoff, we propose a radio wave sensor called radio frequency (RF) wakeup sensor that is dedicated to sense the presence of a RF signal. The distinctive feature of our design is that the RF wakeup sensor can provide the same sensitivity but with two orders of magnitude less energy than the underlying RF module. With RF wakeup sensor a sensor node no longer requires duty cycling. Instead, it can maintain a sleep state until its RF wakeup sensor detects a communication signal. According to our analysis, the response time of the RF wakeup sensor is much shorter than the minimum transmission time of a typical communication module. Therefore, we apply duty cycling to the RF wakeup sensor to further reduce the energy consumption without performance degradation. We evaluate the circuital characteristics of our RF wakeup sensor design by using Advanced Design System 2009 simulator. The results show that RF wakeup sensor allows a sensor node to completely turn off their communication module by performing the around-the-clock carrier sensing while it consumes only 0.07% energy of an idle communication module.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.12
no.4
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pp.211-221
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2012
The development of wireless sensor networks (WSNs) is progressed slowly due to limited resources, but it is in progress to the development of the latest IP-based IP-WSN by the development of hardware and power management technology. IPv6 over Low power WPAN (6LoWPAN) is capable of IPv6-built low-power devices. In these IP-based WSNs, existing IP-based techniques which was impossible in WSNs becomes possible. 6LoWPAN is based on the IEEE 802.15.4 sensor networks and is a IPv6-supported technology. Host-based mobility management scheme in IP-WSNs are not suitable due to the additional signaling, network-based mobility management scheme is more suitable. In this paper, we propose an enhanced PMIPv6-based route optimization scheme which consider multi-6LoWPAN network environments. All SLMA (Sensor Local Mobility Anchor) of the 6LoWPAN domain are connected with the SPIG (Sensor Proxy Internetworking Gateway) and performs distributed mobility control for the 6LoWPAN-based inter-domain operations. All information of SLMA in 6LoWPAN domain is maintained by SMAG (Sensor Mobile Access Gateway), and then is performed the route optimization quickly. The status information of the route optimization from SPIG is stored to SLMA and it is supported without additional signaling.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.37
no.3
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pp.180-190
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2011
Efficient energy consumption is a critical factor for deployment and operation of wireless sensor networks (WSNs). To achieve energy efficiency there have been several hierarchical routing protocols that organize sensors into clusters where one sensor is a cluster-head to forward messages received from its cluster-member sensors to the base station of the WSN. In this paper, we propose a self-organized clustering method for cluster-head selection and cluster based routing for a WSN. To select cluster-heads and organize clustermembers for each cluster, every sensor uses only local information and simple decision mechanisms which are aimed at configuring a self-organized system. By these self-organized interactions among sensors and selforganized selection of cluster-heads, the suggested method can form clusters for a WSN and decide routing paths energy efficiently. We compare our clustering method with a clustering method that is a well known routing protocol for the WSNs. In our computational experiments, we show that the energy consumptions and the lifetimes of our method are better than those of the compared method. The experiments also shows that the suggested method demonstrate properly some self-organized properties such as robustness and adaptability against uncertainty for WSN's.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.4
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pp.1187-1208
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2022
One of the main goals of wireless sensor networks (WSNs) is to utilize the energy of sensor nodes effectively and maximize the network lifetime. Thus, this paper proposed a routing protocol for WSNs based on virtual force disturbing mobile Sink node (VFMSR). According to the number of sensor nodes in the cluster, the average energy and the centroid factor of the cluster, a new cluster head (CH) election fitness function was designed. At the same time, a hexagonal fixed-point moving trajectory model with the best radius was constructed, and the virtual force was introduced to interfere with it, so as to avoid the frequent propagation of sink node position information, and reduce the energy consumption of CH. Combined with the improved ant colony algorithm (ACA), the shortest transmission path to Sink node was constructed to reduce the energy consumption of long-distance data transmission of CHs. The simulation results showed that, compared with LEACH, EIP-LEACH, ANT-LEACH and MECA protocols, VFMSR protocol was superior to the existing routing protocols in terms of network energy consumption and network lifetime, and compared with LEACH protocol, the network lifetime was increased by more than three times.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.5
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pp.2245-2266
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2016
The hop count routing metric is widely used in routing protocols of Wireless Sensor Networks (WSNs) due to its simplicity and effectiveness. With a lower hop count route, fewer transmissions are required to send a packet from the source to the destination. This can improve the throughput of a network because fewer transmissions results in less channel contention and interference. Despite this, the hop count routing metric may not be ideal for mobile scenarios where the topology of a network changes constantly and rapidly. In this paper, we propose to increase route stability in mobile WSNs by discovering paths that are more stable during route discoveries using routing metrics. Two routing metrics were proposed, the true beauty of these routing metrics lies in the fact that they can even be used even without specialized hardware such as GPS and other sensors. We implemented the proposed routing metrics in the AODV routing protocol and found that they are highly effective and outperform other stability-based routing metrics and the hop count routing metric.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.9
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pp.2134-2153
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2013
A network-coding-based scheme is proposed to improve the energy efficiency of distributed storage systems in WSNs (Wireless Sensor Networks). We mainly focus on two problems: firstly, consideration is given to effective distributed storage technology; secondly, we address how to effectively repair the data in failed storage nodes. For the first problem, we propose a method to obtain a sparse generator matrix to construct network codes, and this sparse generator matrix is proven to be the sparsest. Benefiting from this matrix, the energy consumption required to implement distributed storage is reduced. For the second problem, we designed a network-coding-based iterative repair method, which adequately utilizes the idea of re-encoding at intermediate nodes from network coding theory. Benefiting from the re-encoding, the energy consumption required by data repair is significantly reduced. Moreover, we provide an explicit lower bound of field size required by this scheme, which implies that it can work over a small field and the required computation overhead is very low. The simulation result verifies that the proposed scheme not only reduces the total energy consumption required to implement distributed storage system in WSNs, but also balances energy consumption of the networks.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2009.10a
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pp.578-580
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2009
Wireless Sensor Networks(WSNs) has been used for various applications. It is optimized to low power operation than various function and transmission reliability because of limited power by batteries. but it is necessary to guarantee of reliability for using exact data for more diversity purpose. In WSNs environment composed by multi-hop, it is guarantee to end-to-end transmission reliability based hop-by-hop reliability. however, IEEE 802.15.4 standard is not consider link-layer reliability. in this paper, we propose energy efficient Reliable Link-layer Protocol for Wireless Sensor Networks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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