• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권5호
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• pp.1618-1637
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• 2014

Clustering wireless sensor network is an efficient way to reduce the energy consumption of individual nodes in a cluster. In clustering, multihop routing techniques increase the load of the Cluster head near the sink. This unbalanced load on the Cluster head increases its energy consumption, thereby Cluster heads die faster and create an energy hole problem. In this paper, we propose an Energy Balancing Cluster Head (EBCH) in wireless sensor network. At First, we balance the intra cluster load among the cluster heads, which results in nonuniform distribution of nodes over an unequal cluster size. The load received by the Cluster head in the cluster distributes their traffic towards direct and multihop transmission based on the load distribution ratio. Also, we balance the energy consumption among the cluster heads to design an optimum load distribution ratio. Simulation result shows that this approach guarantees to increase the network lifetime, thereby balancing cluster head energy.

• 한국지역지리학회지
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• 제18권3호
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• pp.298-309
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• 2012

본 연구에서는 중국 베이징시(북경시(北京市)) 중관촌(中關村) 클러스터를 사례로 첨단산업 네트워크의 공간적 특성을, 구매, 판매, 생산자 서비스, 정보, 연구개발에 초점을 두고 고찰하였다. 분석결과는 다음과 같다. 중관촌(中關村) 클러스터 기업의 구매, 생산자 서비스, 정보, 연구개발 네트워크의 공간적 특성은 클러스터 내부를 중심으로 하는 국지적 네트워크가 발달하고 지역적 뿌리내림이 강하게 나타났다. 이는 중관촌(中關村) 클러스터 기업은 중국을 대표하는 첨단 기업으로 원자재 및 부품은 클러스터 내 기업에 주로 의존할 수밖에 없는 산업환경적 특성과 정부의 정책적 지원 기관이 집중되어 있기 때문에 생산자 서비스 그리고 혁신에 관한 정보를 제공할 수 있는 제도적 기반이 상대적으로 잘 갖추어져 있기 때문이다. 또한 중관촌(中關村) 클러스터는 중국 내 타 지역에 비해 우수한 연구개발 역량을 가진 기업, 대학, 그리고 연구소가 집적되어 있을 뿐만 아니라 클러스터 내에 기술혁신을 위한 각종 지원기관이 집중되어 양적으로나 질적으로 최고수준의 연구개발 지원을 받고 있기 때문이다. 반면에 이 지역에서 생산된 첨단 제품들은 베이징뿐만 아니라 중국 전역 나아가서는 해외로 판매되고 있기 때문에 제품 판매 네트워크는 비국지적 네트워크가 강하다. 결론적으로 특정산업집적지가 혁신클러스터로 발전함에 있어서는 클러스터 주체간의 국지적 네트워크의 강화가 무엇보다 중요하다. 이런 점에서 중관촌(中關村) 클러스터는 네트워크 관점에서 본다면 기본적인 토대가 갖추어졌다고 할 수 있다. 그러나 국제적인 경쟁력을 강화하기 위해서는 국지적 네트워크뿐만 아니라 국제적 네트워크를 강화할 필요가 있다고 하겠다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.1082-1092
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• 2008

무선 센서 네트워크에서 LEACH와 같은 클러스터링 프로토콜은 전체 네트워크의 수명을 연장시키는 효율적인 방법이지만 클러스터 헤드 노드에 높은 부하를 주게 되어 급격한 에너지 소모를 유발하는 문제가 있다. 따라서 클러스터의 구성과 클러스터 헤드 노드의 역할을 주기적으로 교체하여 네트워크의 수명을 연장시켰다. 그러나 이 방법은 클러스터를 구성하는 과정에서 상당한 량의 에너지 소모를 보인다. 따라서 본 논문은 소모되는 에너지의 효율성 증대를 위해 클러스터링 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘에서 서로 인접한 노드들은 intra cluster를 이루며 이 클러스터를 구성하는 노드들은 라운드 로빈 형태로 데이터를 수집하고 전송한다. 전체 네트워크의 관점에서 볼 때 이 intra cluster는 한개의 노드로 취급된다. 한 라운드의 setup단계에서 intra cluster들은 클러스터 헤드(intra cluster)에 의해 다시 클러스터를 형성(network cluster)하게 된다. 클러스터 헤드가 된 intra cluster의 모든 멤버노드는 라운드 로빈 방식으로 클러스터 헤드 역할을 수행한다. 따라서 intra cluster의 크기에 의해 라운드의 주기를 연장할 수 있다. 또한 steady-state에서 각 intra cluster의 노드는 라운드 로빈 방식으로 데이터를 수집하며 network cluster의 클러스터 헤드에 전송한다. 성능분석 결과 제안하는 방법은 제안된 클러스터링 방법에 비해 노드들의 에너지 소모가 줄어들었으며 전송 효율이 증가하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.1201-1206
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• 2007

본 논문에서는 클러스터링 방식을 사용하는 무선 센서네트워크(WSN)에서 센서노드의 위치정보에 따라 클러스터의 크기를 다르게 설정하여, 네트워크의 수명을 향상시키는 알고리즘을 제안한다. 각 클러스터에서 수집된 정보는 클러스터 간(Inter-cluster) 통신으로 멀티 홉을 통하여 싱크노드에 전달된다. 싱크노드에 가까운 곳에 위치한 클러스터 헤더(CH)일수록 멀리 있는 클러스터 헤더보다 데이터 전달에 많이 관여하게 되어 에너지를 더욱 많이 소모하며 이로 인해서 네트워크의 수명이 줄어든다. 제안된 알고리즘은 싱크노드에 가까이 위치한 클러스터의 크기를 줄여서, 해당 클러스터 헤더에서의 에너지 소모를 최소화하고, 또한 싱크로 향하는 데이터들의 전송 경로를 다양화하여 클러스터 헤더의 통신 부담을 경감시킴으로써 네트워크의 수명을 연장시킨다. 제안된 알고리즘은 수학적인 분석 과정을 통해 성능을 검증하였다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.361-367
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• 2014

This paper introduces balancing energy and memory consumption for lifetime increase of wireless sensor network. In cluster-based wireless sensor network, sensor nodes adjacent of cluster heads have a tendency to deplete their own battery energy and cluster heads occupy memory space significantly. If the nodes close to region where events occur frequently consume their energy and memory fully, network might be destroyed even though most of nodes are still alive. Therefore, it needs to balance network energy and memory with consideration of event occurrence probability so that network lifetime is increased. We show a method of balancing wireless sensor network energy and memory to organize cluster groups and elect cluster heads in terms of event occurrence probability.

• 센서학회지
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• 제19권5호
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• pp.369-374
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• 2010

It is important to efficiently elect the cluster header in Hierarchical Sensor Network, because it largely affects on the lifetime of the network. Therefore, recent research is focused on the lifetime extension of the whole network for efficient cluster header election. In this paper, we propose the new Cluster Header Election Scheme in which the cluster is divided into Group considering Distance from Upper Node, and a cluster header will be elected by node density of the Group. Also, we evaluate the performance of this scheme, and show that this proposed scheme improves network lifetime in Zigbee environment.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권7호
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• pp.2302-2324
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• 2014

Cluster-based wireless sensor network (WSN) can significantly reduce the energy consumption by data aggregation and has been widely used in WSN applications. However, due to the intrinsic many-to-one traffic pattern in WSN, the network lifetime is generally deteriorated by the unbalanced energy consumption in a cluster-based WSN. Therefore, energy efficiency and network lifetime improvement are two crucial and challenging issues in cluster-based WSNs. In this paper, we propose a Non-Uniform Node Distribution (NUND) scheme to improve the energy efficiency and network lifetime in cluster-based WSNs. Specifically, we first propose an analytic model to analyze the energy consumption and the network lifetime of the cluster-based WSNs. Based on the analysis results, we propose a node distribution algorithm to maximize the network lifetime with a fixed number of sensor nodes in cluster-based WSNs. Extensive simulations demonstrate that the theoretical analysis results determined by the proposed analytic model are consistent with the simulation results, and the NUND can significantly improve the energy efficiency and network lifetime.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권12호
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• pp.4991-4996
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• 2010

무선 센서 네트워크에서 클러스터링 기법은 클러스터를 형성하여 데이터를 통합한 후 한 번에 전송해서 에너지를 효율적으로 사용하는 기법이다. 클러스터 그룹 모델은 클러스터링에 기반을 두지만 이전의 기법과 달리 클러스터 헤드에 집중된 에너지 과부하를 클러스터 그룹 헤드와 클러스터 헤드로 분산시켜서 전체 에너지 소모량을 줄인다. 본 논문에서는 이러한 클러스터 그룹 모델에서 에너지 소모 모델의 임계값에 따라 최적의 클러스터 그룹 수와 클러스터 수를 구하고 이를 이용하여 센서 네트워크 전체 에너지 소모량을 최소화하고 네트워크 수명을 최대화한다. 실험을 통하여 제안된 클러스터 그룹 모델이 이전의 클러스터링 기법보다 네트워크 에너지 효율이 향상되었음을 보였다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제21권1호
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• pp.6-11
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• 2021

Routing protocols play a pivotal role in the energy management and lifespan of any Wireless Sensor Network. Lower network lifetime has been one of the biggest concerns in LEACH protocol due to dead nodes. The LEACH protocol suffers from uneven energy distribution problem due to random selection of a cluster head. The cluster head has much greater responsibility compared to other non- cluster head nodes and consumes greater energy for its roles. This results in early dead nodes due to energy lost for the role of cluster- head. This study proposes an approach to balance the energy consumption of the LEACH protocol by using a semi-deterministic opportunity coefficient to select the cluster head. This is calculated in each node with the battery energy level and node ID. Ultimately, based on the opportunity cost, cluster head will be selected and broadcasted for which other nodes with higher opportunity cost will agree. It minimizes the chances of nodes with lower battery level being elected as cluster head. Our simulation experiments demonstrate that cluster heads chosen using our proposed algorithm perform better than those using the legacy LEACH protocol.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제7권2호
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• pp.22-32
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• 2018

In VANET, frequent movement of nodes causes dynamic changes of the network topology. Therefore the routing protocol, which is stable to effectively respond the changes of the network topology, is required. Moreover, the existing cluster-based routing protocol, that is the hybrid approach, has routing delay due to the frequent re-electing of the cluster header. In addition, the routing table of CBRP has only one hop distant neighbor nodes. PCBRP (Paired CBRP), proposed in this paper, ties two clusters in one pair of clusters to make longer radius. Then the pair of the cluster headers manages and operates corresponding member nodes. In the current CBRP, when the cluster header leaves the cluster the delay, due to the re-electing a header, should be occurred. However, in PCBRP, another cluster header of the paired cluster takes the role instead of the left cluster header. This means that this method reduces the routing delay. Concurrently, PCBRP reduces the delay when routing nodes in the paired cluster internally. Therefore PCBRP shows improved total delay of the network and improved performance due to the reduced routing overhead.