KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.5
no.1
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pp.123-140
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2011
In this paper, we propose an Energy Efficient Media Access Control (EE-MAC) protocol for wireless sensor networks. The proposed scheme is designed to save power consumption and guarantee quality-of-service for real-time traffic. EE-MAC uses the superframe structure which is bounded by the transmission of a beacon frame and can have an active and an inactive portion. The active period is divided into the contention free period (CFP) for real-time traffic transmission and the contention access period (CAP) for non-real-time traffic transmission. We propose the exclusively allocated backoff scheme which assigns a unique backoff time value to each real-time node based on bandwidth allocation and admission control. This scheme can avoid collision between real-time nodes by controlling distributed fashion and take effect a statistical time division multiple access. We also propose the algorithm to change the duty cycle adaptively according to channel utilization of media depending on network traffic load. This algorithm can prolong network lifetime by reducing the amount of energy wasted on idle listening.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.9
no.6
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pp.151-158
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2010
In line with the requirement of appropriate protocol support for such mission-critical wireless sensor network (WSN) applications as patient monitoring, we investigate the framework for designing medium access control (MAC) schemes. The data traffic in medical systems comes with inherent traffic heterogeneity as well as strict requirement of reliability according to the varied extents of devise-wise criticality in separate cases. This implies that the quality-of-Service (QoS) issues are very distinctly delicate requiring specialized consideration. Besides, there are features in such systems that can be exploited during the design of a MAC scheme. In a monitoring or routine surveillance application, there are degrees of regularity or predictability in traffic as coordinated from a node of central control. The coordinator thus takes on the role of marshaling the resources in a neighborhood of nodes deployed mostly for upstream traffic; in a collision-free scheme, it schedules the time slots for each superframe based on the QoS specifications. In this preliminary study, we identify the key artifacts of such a MAC scheme. We also present basic performance issues like the impact of superframe length on delay incurred, energy efficiency achieved in the network operation as obtained in a typical simulation setup based on this framework.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.4
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pp.1436-1457
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2018
Secure routing services in Wireless Sensor Networks (WSNs) are essential, especially in mission critical fields such as the military and in medical applications. Additionally, they play a vital role in the current and future Internet of Things (IoT) services. Lightness and efficiency of a routing protocol are not the only requirements that guarantee success; security assurance also needs to be enforced. This paper proposes a Secure-Fuzzy Energy Aware Routing Protocol (S-FEAR) for WSNs. S-FEAR applies a security model to an existing energy efficient FEAR protocol. As part of this research, the S-FEAR protocol has been analyzed in terms of the communication and processing costs associated with building and applying this model, regardless of the security techniques used. Moreover, the Qualnet network simulator was used to implement both FEAR and S-FEAR after carefully selecting the following security techniques to achieve both authentication and data integrity: the Cipher Block Chaining-Message Authentication Code (CBC-MAC) and the Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA). The performance of both protocols was assessed in terms of complexity and energy consumption. The results reveal that achieving authentication and data integrity successfully excluded all attackers from the network topology regardless of the percentage of attackers. Consequently, the constructed topology is secure and thus, safe data transmission over the network is ensured. Simulation results show that using CBC-MAC for example, costs 0.00064% of network energy while ECDSA costs about 0.0091%. On the other hand, attacks cost the network about 4.7 times the cost of applying these techniques.
Ubiquitous location based services (u-LBS) will be interested to an important services. They can easily recognize object position at anytime, anywhere. At present, many researchers are making a study of the position recognition and tracking. This paper consists of postion recognition and user identification system. The position recognition is based on location under services (LBS) using a signal strength map, a database is previously made use of empirical measured received signal strength indicator (RSSI). The user identification system automatically controls instruments which is located in home. Moreover users are able to measures body signal freely. We implemented the multi-hop routing method using the Star-Mesh networks. Also, we use the sensor devices which are satisfied with the IEEE 802.15.4 specification. The used devices are the Nano-24 modules in Octacomm Co. Ltd. A RSSI is very important factor in position recognition analysis. It makes use of the way that decides position recognition and user identification in narrow indoor space. In experiments, we can analyze properties of the RSSI, draw the parameter about position recognition. The experimental result is that RSSI value is attenuated according to increasing distances. It also derives property of the radio frequency (RF) signal. Moreover, we express the monitoring program using the Microsoft C#. Finally, the proposed methods are expected to protect a sudden death and an accident in home.
Wireless sensor networks (WSN) can be more reliable and easier to program and use with the help of sensor database management systems (SDMS). SDMS establish a user-friendly SQL-based interface to process declarative user-defined queries over sensor readings from WSN. Typical queries in SDMS are ad-hoc snapshot queries and long-running, continuous queries. In SDMSs queries are flooded to all nodes in the sensor net, and query results are sent back from nodes that have qualified results to a base station. For query flooding to all nodes, and result flooding to the base station, a lot of communication energy consuming is required. This paper suggests an efficient in-network index solution, named Distributed Information Gathering (DIG) to process range queries in a sensor net environment that can save energy by reducing query and result flooding.
N. Nithiyanandam;C. Mahesh;S.P. Raja;S. Jeyapriyanga;T. Selva Banu Priya
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.6
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pp.1706-1727
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2023
Under Water Sensor Networks (UWSN) has gained attraction among various communities for its potential applications like acoustic monitoring, 3D mapping, tsunami detection, oil spill monitoring, and target tracking. Unlike terrestrial sensor networks, it performs an acoustic mode of communication to carry out collaborative tasks. Typically, surface sink nodes are deployed for aggregating acoustic phenomena collected from the underwater sensors through the multi-hop path. In this context, UWSN is constrained by factors such as lower bandwidth, high propagation delay, and limited battery power. Also, the vulnerabilities to compromise the aquatic environment are in growing numbers. The paper proposes an Energy-Efficient standalone Intrusion Detection System (EEIDS) to entail the acoustic environment against malicious attacks and improve the network lifetime. In EEIDS, attributes such as node ID, residual energy, and depth value are verified for forwarding the data packets in a secured path and stabilizing the nodes' energy levels. Initially, for each node, three agents are modeled to perform the assigned responsibilities. For instance, ID agent verifies the node's authentication of the node, EN agent checks for the residual energy of the node, and D agent substantiates the depth value of each node. Next, the classification of normal and malevolent nodes is performed by determining the score for each node. Furthermore, the proposed system utilizes the sheep-flock heredity algorithm to validate the input attributes using the optimized probability values stored in the training dataset. This assists in finding out the best-fit motes in the UWSN. Significantly, the proposed system detects and isolates the malicious nodes with tampered credentials and nodes with lower residual energy in minimal time. The parameters such as the time taken for malicious node detection, network lifetime, energy consumption, and delivery ratio are investigated using simulation tools. Comparison results show that the proposed EEIDS outperforms the existing acoustic security systems.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.21
no.2
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pp.322-332
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2017
Wireless Body Area Networks is an environment that provides an appropriate service remotely by collecting user's biometric information. With the growing importance of sensor, WBAN also attracts extensive attention. Since WBAN is representatively used in the medical field, it can be directly related to the patient's life. Hence security is very important in WBAN. Mutual authentication between the client and the application provider is essential. And efficiency is also important because a used device is limited to computation cost. In this reason, ID-based anonymous authentication scheme in WBAN has been intensively studied. We show that the recent research result of Wu et al. which is about the ID-based anonymous authentication scheme is vulnerable to impersonation attack. And we propose a new ID-based anonymous authentication scheme that is secure against the attacks discovered in the existing schemes. Compared to the existing schemes, the computation cost of our scheme is improved by 30.6% and 7.3%.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.21
no.11
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pp.338-344
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2021
The recently continuous enhancement and development in the biomedical side for the betterment of human life. The Wireless Body Area Networks is a significant tool for the current researcher to design and transfer data with greater data rates among the sensors and sensor nodes for biomedical applications. The core area for research in WBANs is power efficiency, battery-driven devices for health and medical, the Charging limitation is a major and serious problem for the WBANs.this research work is proposed to find out the optimal solution for battery-friendly technology. In this research we have addressed the solution to increasing the battery lifetime with variable data transmission rates from medical equipment as Wireless Endoscopy Capsules, this device will analyze a patient's inner body gastrointestinal tract by capturing images and visualization at the workstation. The second major issue is that the Wireless Endoscopy Capsule based systems are currently not used for clinical applications due to their low data rate as well as low resolution and limited battery lifetime, in case of these devices are more enhanced in these cases it will be the best solution for the medical applications. The main objective of this research is to power optimization by reducing the power consumption of the battery in the Wireless Endoscopy Capsule to make it battery-friendly. To overcome the problem we have proposed the algorithm for "Battery Friendly Algorithm" and we have compared the different frame rates of buffer sizes for Transmissions. The proposed Battery Friendly Algorithm is to send the images on average frame rate instead of transmitting the images on maximum or minimum frame rates. The proposed algorithm extends the battery lifetime in comparison with the previous baseline proposed algorithm as well as increased the battery lifetime of the capsule.
People are willing to spend more for their health. Traditional medical services are hospital-centric and patients obtain their treatments mainly at the clinics or hospitals. As people age, more medical services are needed to exceed the potentials of this hospital-centric service model. In this paper, we present the design and implementation of CardioSentinal, a 24-hour heart care and monitoring system. CardioSentinal is designed for in-home and daily medical services. It mainly focuses on the outpatients and elderly. CardioSentinal is an interdisciplinary system that integrates recent advances in many fields such as bio-sensors, small-range wireless communications, pervasive computing, cellular networks and modern data centers. We conducted numerous clinic trials for CardioSentinal. Experimental results show that the sensitivity and accuracy are quite high. It is not as good as the professional measurements in hospital due to harsh environments but the system provides valuable information for heart diseases with low-cost and extreme convenience. Some early experiences and lessons in the work will also be reported.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.29
no.9
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pp.169-177
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2024
Industrial Wireless Sensor Network (IWSN) is a key feature of Industrial IoT that enables industrial automation through process monitoring and control by connecting industrial equipment such as sensors, robots, and machines wirelessly, and must support the strict requirements of modern industrial environments such as real-time, reliability, and energy efficiency. To achieve these goals, IWSN uses reliable communication methods such as multipath routing, fixed redundant resource allocation, and non-contention-based scheduling. However, the issue of wasting redundant resources that are not utilized for communication degrades not only the efficiency of limited radio resources but also the energy efficiency. In this paper, we propose a scheme that utilizes reinforcement learning in communication scheduling to periodically identify unused wireless resources and reallocate them to save energy consumption of the entire industrial network. The experimental performance evaluation shows that the proposed approach achieves about 30% improvement of resource efficiency in scheduling compared to the existing method while supporting high reliability. In addition, the energy efficiency and latency are improbed by more than 21% and 38%, respectively, by reducing unnecessary communication.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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