• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제9권4호
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• pp.51-58
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• 2017

This paper deals with the improvement of cluster head selection method in L-SEP for heterogeneous nodes among hierarchical routing protocols of wireless sensor network. Wireless sensor networks are classified into homogeneous and heterogeneous network. In heterogeneous network, SEP, L-SEP are mainly used because cluster head selection probability is different depending on node type. But, since protocol based on SEP has different cluster head selection probabilities depending on the node type, clusters that transmit data inefficiently can be formed. to improve this, it is necessary to select the cluster head that minimizes the transmission distance of member node and the cluster head. Therefore, we propose a protocol that improve the cluster head selection method.

• 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.

• 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.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권11호
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• pp.4644-4661
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• 2015

Wireless sensor networks are often organized in the form of clusters leading to the new framework of WSN called cluster or hierarchical WSN where each cluster head is responsible for its own cluster and its members. These hierarchical WSN are prone to various routing layer attacks such as Black hole, Gray hole, Sybil, Wormhole, Flooding etc. These routing layer attacks try to spoof, falsify or drop the packets during the packet routing process. They may even flood the network with unwanted data packets. If one cluster head is captured and made malicious, the entire cluster member nodes beneath the cluster get affected. On the other hand if the cluster member nodes are malicious, due to the broadcast wireless communication between all the source nodes it can disrupt the entire cluster functions. Thereby a scheme which can detect both the malicious cluster member and cluster head is the current need. Abnormal energy consumption of nodes is used to identify the malicious activity. To serve this purpose a learning based energy prediction algorithm is proposed. Thus a two level energy prediction based intrusion detection scheme to detect the malicious cluster head and cluster member is proposed and simulations were carried out using NS2-Mannasim framework. Simulation results achieved good detection ratio and less false positive.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.14-24
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• 2010

무선 센서 네트워크에서는 센서 노드의 제한된 자원으로 동작하기 때문에 클러스터 기반의 라우팅 방법을 통해 네트워크의 수명을 향상시키고 있다. 본 논문에서는 클러스터 기반의 라우팅 기법이 가진 에너지 효율을 최대화하기 위해 방향, 거리, 밀도, 그리고 잔여 에너지량을 사용하고자 한다. 상위 클러스터 헤드의 방향 정보를 이용하여 새로운 클러스터 헤드를 자율적으로 선출할 때 고립 노드의 발생 빈도를 최소화하고, 거리 정보를 이용하여 셋업 단계에서 새로운 클러스터와 이전의 클러스터 모두에 포함되어 정보를 갱신할 필요가 없는 센서 노드들을 슬립 모드로 전환하여 에너지 소모를 줄이며, 단지 새로 가입되는 센서노드만 정보 교환함으로써 불필요한 에너지 소비를 줄이고자 한다. 뿐만 아니라, 클러스터 기반의 라우팅 기법에서 내부나 외부의 공격에 강한 키 관리 기법을 통해 안전하고 에너지 효율적인 통신이 가능하도록하여 전체적인 네트워크 효율을 높이고자 한다. 따라서 전체 네트워크내의 멤버들에게 클러스터 헤드가 될 수 있는 안전하고 균등한 기회를 주고자 하는 클러스터 헤드 선출 기법을 제안한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.167-176
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• 2009

기존의 클러스터 라우팅 방식은 클러스터 헤드를 선출하여 클러스터 내의 멤버 노드들로부터 정보를 수집하고 압축하여 기지국에 전송함으로써 에너지 효율을 높일 수 있는 대표적인 방식이다. 그러나 클러스터 형성 단계 중 매 라운드마다 셋업 단계에서 선출된 클러스터 헤드와 클러스터 내의 멤버 노드들 간의 빈번한 정보 교환으로 인해 발생하는 불필요한 에너지 소모는 클러스터 라우팅 방식이 해결해야 하는 과제이다. 본 논문에서는 셋업 단계에서의 선출된 클러스터 헤드와 기존의 클러스터 헤드 사이에 변경되지 않는 중첩된 영역에 속한 멤버 노드들을 계산함으로써, 중첩된 멤버 노드들의 셋업 단계에서의 불필요한 송수신 횟수를 줄여 정보 교환을 최소화하였다. 따라서 셋업 단계에서의 소모되는 에너지를 절약하여 안정 단계에서 효율적으로 사용함으로써, 에너지의 효율적인 사용과 전체적인 네트워크의 생존시간을 증가시키고자 하며, 전체 네트워크내의 멤버들에게 클러스터 헤드가 될 수 있는 균등한 기회를 주고자 하는클러스터 헤드 선출 프로토콜을 제안한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권6B호
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• pp.342-349
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• 2007

무선 센서 네트워크에서 클러스터링은 클러스터 헤드(cluster head) 노드가 클러스터 멤버 노드의 데이터를 병합(aggreation)하여 싱크(Sink)로 전송함으로써 노드 간 통신의 양을 줄이게 하고 클러스터 내부적으로는 TDMA 스케줄에 기반하여 클러스터 헤드가 클러스터 멤버 노드의 스케줄을 조정함으로써 노드의 슬립타임을 연장하게 한다. 제안하는 ECS(Energy efficient Cluster-head Selection) 알고리즘은 에너지가 제한되는 센서 네트워크의 수명 향상을 위하여 노드 자신의 요소(factor) 즉, 자신의 초기 에너지 및 현재 에너지, 클러스터 헤드에 의해 병합된 클러스터 내 노드들의 데이터가 싱크로 전송되는 각 라운드, 노드 자신이 클러스터 헤드로 선출(selection) 된 수를 이용하여 확률적인 방법으로 클러스터 헤드를 자가 선출한다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제22권1호
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• pp.1-6
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• 2024

Energy efficiency in wireless sensor networks (WSNs) is a critical issue because batteries are used for operation and communication. In terms of scalability, energy efficiency, data integration, and resilience, WSN-cluster-based routing algorithms often outperform routing algorithms without clustering. Low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) is a cluster-based routing protocol with a high transmission efficiency to the base station. In this paper, we propose an energy consumption model for LEACH and compare it with the existing LEACH, advanced LEACH (ALEACH), and power-efficient gathering in sensor information systems (PEGASIS) algorithms in terms of network lifetime. The energy consumption model comprises energy-sensitive cluster formation and a cluster head selection technique. The setup and steady-state phases of the proposed model are discussed based on the cluster head selection. The simulation results demonstrated that a low-energy-consumption network was introduced, modeled, and validated for LEACH.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권12호
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• pp.5865-5872
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• 2011

무선 센서 네트워크의 클러스터링 시스템에서 클러스터 헤드가 기지국으로부터 멀리 떨어져있어 다중홉으로 통신하는 경우, 센싱된 데이터는 중간 클러스터 헤드를 통해 기지국으로 전송한다. 기지국에 가까이 있는 헤드 노드가 먼 노드보다 더 많은 패킷을 중계할 필요가 있기 때문에 핫 스팟 문제가 생긴다. 이런 문제로 기지국 가까이에 있는 클러스터 헤드는 에너지가 쉽게 고갈되고 이로 인해 네트워크의 수명을 단축시킨다. 본 논문에서는 궤적 클러스터링 기법을 이용한 클러스터 그룹 헤드 선정 기법을 제안한다. 제안하는 방법에서 클러스터 헤드 및 그룹 헤드의 선정은 궤적 클러스터링 기법 및 적합도 함수를 이용함으로써 에너지 효율을 높인다. 또한 핫 스팟 문제는 여러 계층을 클러스터 그룹으로 지정하고 그에 대한 적합도 함수를 이용하여 에너지 소모의 균형을 맞춤으로써 해결한다. 실험을 통해 이전의 클러스터링 기법보다 네트워크 에너지 효율성이 향상됨을 입증한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37A권9호
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• pp.772-779
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• 2012

현재 MANET에서는 DOS나 DDOS 공격이 증가하고 있지만, MANET은 제한된 대역폭, 계산 자원 및 배터리 전원을 가진 노드들로 구성된 네트워크이기 때문에 기존의 역추적 메커니즘을 적용할 수가 없다. 따라서 MANET에서 역추적 기법을 적용 시킬 시에는 각 노드가 가지는 자원을 효율적으로 사용해야한다. 그러나 기존의 애드혹 네트워크에 적용한 역추적 기법은 클러스터링 영역에서 각 노드를 대표하는 Cluster head가 역추적 정보를 관리하기 때문에 Cluster head의 과부하로 노드의 수명을 단축시키는 문제점을 가지게 된다. 게다가, 다중홉 클러스터링일 경우, 하나의 Cluster head가 더 많은 노드를 관리하기 때문에 문제는 더욱 심각해진다. 본 논문에서는 이러한 Cluster head의 오버헤드를 줄이기 위한, 역추적 정보를 관리하기 위하여 트리구조의 깊이를 이용한 TNA(Traceback against Network Attacks)를 제안한다.