• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2005년도 학술대회 논문집
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• pp.359-362
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• 2005

클러스터 기반의 계층적 트리 구조는 대형화가 용이하면서 라우팅 프로토콜이 단순하다는 점에서 장점을 가진다. 본 논문에서는 무선 센스 네트워크에서 클러스터 트리 네트워크 관리를 효과적으로 지원할 수 있는 방안과 라우팅 프로토콜의 데이터 모음과 지연에 대해 분석한다. 수치 해석의 결과에서 보면 중간 노드에서의 데이터 모음을 통한 통신 메시지 수를 줄임으로 센스 노드의 에너지를 크게 절약할 수 있지만, 이에 따른 메시지 전달 지연이 커짐을 알 수 있었다.

• 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.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제16권4호
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• pp.845-858
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• 2020

This paper proposes a modified end-to-end secure low energy adaptive clustering hierarchy (ME-LEACH) algorithm for enhancing the lifetime of a wireless sensor network (WSN). Energy limitations are a major constraint in WSNs, hence every activity in a WSN must efficiently utilize energy. Several protocols have been introduced to modulate the way a WSN sends and receives information. The end-to-end secure low energy adaptive clustering hierarchy (E-LEACH) protocol is a hierarchical routing protocol algorithm proposed to solve high-energy dissipation problems. Other methods that explore the presence of the most powerful nodes on each cluster as cluster heads (CHs) are the sparsity-aware energy efficient clustering (SEEC) protocol and an energy efficient clustering-based routing protocol that uses an enhanced cluster formation technique accompanied by the fuzzy logic (EERRCUF) method. However, each CH in the E-LEACH method sends data directly to the base station causing high energy consumption. SEEC uses a lot of energy to identify the most powerful sensor nodes, while EERRCUF spends high amounts of energy to determine the super cluster head (SCH). In the proposed method, a CH will search for the nearest CH and use it as the next hop. The formation of CH chains serves as a path to the base station. Experiments were conducted to determine the performance of the ME-LEACH algorithm. The results show that ME-LEACH has a more stable and higher throughput than SEEC and EERRCUF and has a 35.2% better network lifetime than the E-LEACH algorithm.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제9권2호
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• pp.185-194
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• 2020

Designing of a hierarchical clustering algorithm is one of the numerous approaches to minimize the energy consumption of the Wireless Sensor Networks (WSNs). In this paper, a homogeneous and randomly deployed sensor nodes is considered. These sensors are energy constrained elements. The nominal selection of the Cluster Head (CH) which falls under the clustering part of the network protocol is studied and compared to Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) protocol. CHs in this proposed process is the function of total remaining energy of each node as well as total average energy of the whole arrangement. The algorithm considers initial energy, optimum value of cluster heads to elect the next group of cluster heads for the network as well as residual energy. Total remaining energy of each node is compared to total average energy of the system and if the result is positive, these nodes are eligible to become CH in the very next round. Analysis and numerical simulations quantify the efficiency and Average Energy Ratio (AER) of the proposed system.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.141-150
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• 2005

무선 센서 네트워크는 센서 테크놀로지의 발전으로 인하여 급속히 개발되고 있으며, 여러 분야에서 다양하게 응용될 것으로 예측된다. 무선 센서 네트워크에서 가장 중요한 요소는 네트워크를 에너지 효율적으로 운용하는 것이다. 이러한 목적을 충족시키기 위해 여러 라우팅 프로토콜이 제시되었다. 그러나 기존의 연구들은 모든 센서 노드들이 센싱 데이터를 갖고 있다는 이상적인 상황을 가정하고 있다. 본 논문에서는 일부 센서 노드들만이 데이터를 갖고 있는 센서 네트워크 상에서 클러스터 헤드를 선정하는 센싱 인지 클러스터 선정 알고리즘을 LEACH-C 기반으로 설계 및 구현하였다. 또한 제안된 알고리즘을 여러 네트워크 상황에서 시뮬레이션하여 센싱 인지 기법이 가장 효율적인 네트워크 상황을 분석하였다. 시뮬레이션 결과에서 데이터를 센싱한 노드군(群)을 중심으로 클러스터 헤드를 선정하는 것이 가장 효율적임을 알 수 있었으며, 일부 센서들만이 데이터를 갖고 있는 경우에는 센싱 인지 개념을 클러스터 헤드 선정에 적용하는 것이 중요하다는 점을 보여주었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권3A호
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• pp.287-295
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• 2010

무선 센서 네트워크에서, 위치정보 없이 이동 싱크를 지원하는 연구들은 노드로 클러스터를 이루고 이들의 연결을 통해서 싱크로 데이터를 전달하는 가상의 인프라구조를 형성한다. 소스 노드가 위치한 클러스터와 싱크가 위치한 클러스터 간에는 이 구조를 통해서 연결되지만, 모든 클러스터 헤드와의 연결을 만들기 위해 플러딩을 하기 때문에 높은 라우팅 비용을 야기한다. 비록 다계층의 클러스터를 통해서 클러스터의 수를 줄일 수는 있지만, 싱크와 소스가 가깝더라도 다른 최상위 클러스터에 속한다면, 데이터는 우회될 수밖에 없다. 그래서 우리는 데이터 우회를 해결하고 클러스터의 수를 줄일 수 있는 멀티 홉 클러스터 기반의 프로토콜을 제안한다. 싱크의 위치 정보서비스와 싱크로의 데이터의 전달을 위해 랑데부 클러스터 헤드를 선정하지만, 소스와 싱크가 속한 클러스터 간의홉 수를 이용해서 효과적으로 데이터의 우회를 줄인다. 시뮬레이션은 기존 방안보다 효과적으로 데이터가 전달되는 것을 보인다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권10호
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• pp.3834-3857
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• 2021

The design of cluster-based routing protocols is necessary for Wireless Sensor Networks (WSN). But, due to the lack of features, the traditional methods face issues, especially on unbalanced energy consumption of routing protocol. This work focuses on enhancing the security and energy efficiency of the system by proposing Energy Efficient Based Secure Routing Protocol (EESRP) which integrates trust management, optimization algorithm and key management. Initially, the locations of the deployed nodes are calculated along with their trust values. Here, packet transfer is maintained securely by compiling a Digital Signature Algorithm (DSA) and Elliptic Curve Cryptography (ECC) approach. Finally, trust, key, location and energy parameters are incorporated in Particle Swarm Optimization (PSO) and meta-heuristic based Harmony Search (HS) method to find the secure shortest path. Our results show that the energy consumption of the proposed approach is 1.06mJ during the transmission mode, and 8.69 mJ during the receive mode which is lower than the existing approaches. The average throughput and the average PDR for the attacks are also high with 72 and 62.5 respectively. The significance of the research is its ability to improve the performance metrics of existing work by combining the advantages of different approaches. After simulating the model, the results have been validated with conventional methods with respect to the number of live nodes, energy efficiency, network lifetime, packet loss rate, scalability, and energy consumption of routing protocol.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권6호
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• pp.2644-2657
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• 2018

To utilize the energy of sensor nodes efficiently and extend the network lifetime maximally is one of the primary goals in wireless sensor networks (WSNs). Thus, designing an energy-efficient protocol to optimize the determination of cluster heads (CHs) in WSNs has become increasingly important. In this paper, we propose a novel energy-efficient protocol based on an improved Grey Wolf Optimizer (GWO), which we refer to as Fitness value based Improved GWO (FIGWO). It considers a fitness value to improve the finding of the optimal solution in GWO, which ensures a better distribution of CHs and a more balanced cluster structure. According to the distance to the CHs and the BS, sensor nodes' transmission distance are recalculated to reduce the energy consumption. Simulation results demonstrate that the proposed approach can prolong the stability period of the network in comparison to other algorithms, namely by 31.5% in comparison to SEP, and even by 57.8% when compared with LEACH protocol. The results also show that the proposed protocol performs well over the above comparative protocols in terms of energy consumption and network throughput.

• 한국항행학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.1015-1024
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• 2011

최근 애드혹 네트워크에서의 모바일 P2P에 대한 관심이 높아지고 있다. 비록 유선 네트워크에서 P2P 알고리즘에 대한 많은 연구가 있었지만, 기존 P2P 프로토콜들은 장치의 이동성을 고려하지 않아 모바일 애드혹 네트워크(MANET, Mobile Ad-hoc Network)에 적합하지 않다. 본 연구에서는 애드혹 네트워크에서 장치의 이동성을 고려하여 클러스터 기반의 새로운 P2P 프로토콜을 제안한다. 기존의 클러스터 기반의 P2P 알고리즘에서 각 클러스터는 슈퍼피어와 슈퍼피어에 자신이 갖고 있는 파일 목록을 등록한 피어들로 구성된다. 이동성이 높은 피어들은 클러스터 간에 자주 핸드오프가 발생하고, 이로 인하여 슈퍼피어에 파일 목록을 등록하기 위한 트래픽이 많이 발생한다. 제안하는 알고리즘에서 이동성이 낮은 피어들은 기존의 클러스터 기반 P2P의 피어들과 동일하게 동작하고, 이동성이 높은 피어들은 다르게 동작한다. 즉 이동성이 높은 피어들은 새로운 클러스터에 참여시, 자신의 존재를 슈퍼피어에게 알리지만 파일 목록을 등록하지는 않으며 파일을 찾고자 할 때 우선 슈퍼피어에 등록된 파일 목록을 검색하고 만약 찾지 못하였을 경우 검색 메시지를 클러스터 내에 전파(broadcast)한다. 본 논문에서 제안 알고리즘을 수학적으로 모델링하고 P2P 트래픽과 라우팅 트래픽에 대한 분석과 최적화를 수행하였고 수학적 모델링 결과에서 제안 알고리즘의 성능이 기존의 클러스터 기반 P2P 알고리즘과 Gnutella 알고리즘에 비해 비슷하거나 더 좋음을 보였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.609-616
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• 2023

무선 네트워크 환경에서 센서들은 전원 공급을 위해 상시 전원이 연결되어 있는 것은 아니기 때문에 센서들에게 공급되는 에너지원인 배터리의 수명은 한정되어 있다. 따라서 네트워크 수명을 연장하는 다양한 연구들이 진행되어 왔으며, 효율적인 에너지 사용을 위해 계층기반 라우팅 프로토콜인 LEACH(: Low-energy Adaptive Clustering Hierarchy)가 등장하였다. 하지만 데이터 송신 시 전송거리의 제곱만큼의 에너지 소모가 이루어지기 때문에 융합된 데이터를 싱크 노드에 직접 전송하는 LEACH 프로토콜은 에너지 소모가 크다는 제한사항을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 제한사항을 개선하기 위해, 매 라운드마다 클러스터 헤드들이 싱크 노드와의 상대적인 거리 계산을 통해 클러스터 헤드 간 체이닝 연결되는 멀티 홉 전송으로 전송거리를 최소화할 수 있는 알고리즘을 제안한다.