In this paper, an energy efficient clustering scheme using self organization method is proposed. The proposed scheme selects a cluster head considering not only the number of neighbor nodes but also the residual battery amount. In addition, the network life time is extended by re-selecting the cluster heads only in case the current cluster head's residual energy falls down below a certain threshold level. Accordingly, the energy consumption is evenly distributed over the entire network nodes. The cluster head delivers the collected data from member nodes to a Sink node in a way of multi-hop relaying. In order to evaluate the proposed scheme, we run computer simulation in terms of the total residual amount of battery, the number of alive nodes after a certain amount of time, the accumulated energy cost for network configuration, and the deviation of energy consumption of all nodes, comparing with LEACH which is one of the most popular network clustering schemes. Numerical results show that the proposed scheme has twice network life-time of LEACH scheme and has much more evenly distributed energy consumption over the entire network.
Kim, Jinsoo;Kwon, Hyukjin;Shin, Dongkyoo;Hong, Sunghoon
Convergence Security Journal
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v.20
no.3
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pp.13-20
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2020
Recently, the need of researches and developments about WSN(Wireless Sensor Network) technologies, which can be applied to services that require continuous monitoring or services to specific areas where accesses are limited, has gradually increased due to their expansion of application areas and the improvement of the efficiency. Especially, in the defense field, researches on the latest IT technologies including sensor network areas are actively conducted as an alternative to avoid the risk factors that can be occurred when personnel are put in, such as boundary and surveillance reconnaissance and to utilize personnel efficiently. In this paper, we analyze the conditions for increasing the life span of sensing nodes that make up sensor network by applying clustering and location-based techniques and derived the factors for extending the life span of them. The derived factors include CH(Cluster Head) election scheme and optimal path selection from CH to BS(Base Station). We proposed final scheme using derived factors and verified it through simulation experiments.
Kim, Jin-Su;Park, Chan-Heum;Kim, Chong-Gun;Kang, Byung-Wook
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.12
no.1
s.45
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pp.73-82
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2007
This paper proposes how to reduce the amount of data transmitted in each sensor and cluster head in order to lengthen the lifetime of sensor network by data aggregation of the continuous queries. The most important factor of refuting the sensor's energy dissipation is to reduce the amount of messages transmitted. The method proposed is basically to combine clustering, in-network data aggregation and hierarchical filtering. Hierarchical filtering is to divide sensor network by two tiers when filtering it. First tier performs filtering when transmitting the data from cluster member to cluster head, and second tier performs filtering when transmitting the data from cluster head to base station. This method is much more efficient and effective than the previous work. We show through various experiments that our scheme reduces the network traffic significantly and increases the network's lifetime than existing methods.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.25
no.2
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pp.105-111
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2020
In this paper, we propose a scheme that minimizes the energy imbalance problem of solar-powered wireless sensor network (SP-WSN) using both a mobile sink capable of wireless power transfer and an efficient clustering scheme (including cluster head election). The proposed scheme charges the cluster head using wireless power transfer from a mobile sink and mitigates the energy hotspot of the nodes nearby the head. SP-WSNs can continuously harvest energy, alleviating the energy constraints of battery-based WSN. However, if a fixed sink is used, the energy imbalance problem, which is energy consumption rate of nodes located near the sink is relatively increased, cannot be solved. Thus, recent research approaches the energy imbalance problem by using a mobile sink in SP-WSN. Meanwhile, with the development of wireless power transmission technology, a mobile sink may play a role of energy charging through wireless power transmission as well as data gathering in a WSN. Simulation results demonstrate that increase the amount of collected data by the sink using the proposed scheme.
MANET transmits data by hop-by-hop method because it is composed of mobile nodes without support of any infrastructure. Its structure is very similar to a block chain. However, it is exposed to various threats such as data tampering or destruction by malicious nodes because of transmission method. So, ensuring the integrity of transmitted data is an important complement to MANET. In this paper, we propose a method to apply the block chain technique in order to protect the reliability value of the nodes consisting the network from malicious nodes. For this, hierarchical structure of a cluster type is used. Only cluster head stores the reliability information of the nodes in a block and then, this can be spread. In addition, we applied block generation difficulty automatic setting technique using the number of nodes selecting cluster head and the reliability of cluster head to prevent the spread of wrong blocks. This can prevent block generation and spread by malicious nodes. The superior performance of the proposed technique can be verified by comparing experiments with the SAODV technique.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.4
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pp.1224-1248
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2022
In various sensor network applications, such as climate observation organizations, sensor nodes need to collect information from time to time and pass it on to the recipient of information through multiple bounces. According to field tests, this information corresponds to most of the energy use of the sensor hub. Decreasing the measurement of information transmission in sensor networks becomes an important issue.Compression sensing (CS) can reduce the amount of information delivered to the network and reduce traffic load. However, the total number of classification of information delivered using pure CS is still enormous. The hybrid technique for utilizing CS was proposed to diminish the quantity of transmissions in sensor networks.Further the energy productivity is a test task for the sensor nodes. However, in previous studies, a clustering approach using hybrid CS for a sensor network and an explanatory model was used to investigate the relationship between beam size and number of transmissions of hybrid CS technology. It uses efficient data integration techniques for large networks, but leads to clone attacks or attacks. Here, a new algorithm called SBEA (Snowball Endurance Algorithm) was proposed and tested with a bow. Thus, you can extend the battery life of your WSN by running effective copy detection. Often, multiple nodes, called observers, are selected to verify the reliability of the nodes within the network. Personal data from the source centre (e.g. personality and geographical data) is provided to the observer at the optional witness stage. The trust and reputation system is used to find the reliability of data aggregation across the cluster head and cluster nodes. It is also possible to obtain a mechanism to perform sleep and standby procedures to improve the life of the sensor node. The sniffers have been implemented to monitor the energy of the sensor nodes periodically in the sink. The proposed algorithm SBEA (Snowball Endurance Algorithm) is a combination of ERCD protocol and a combined mobility and routing algorithm that can identify the cluster head and adjacent cluster head nodes.This algorithm is used to yield the network life time and the performance of the sensor nodes can be increased.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.44
no.11
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pp.67-77
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2007
In sensor networks, it is very important to refresh communication keys of sensors in a periodic or on-demand manner. To perform a dynamic key management efficiently, sensor networks usually employ cluster architecture and each CH (Cluster Head) is responsible for key management within its cluster. In cluster-based sensor networks, CHs are likely to be targets of capture attacks, and capture of CHs threatens the survival of network significantly. In this paper, we propose a periodical key refreshment scheme which counteracts against capture of CHs. First, the proposed scheme reduces the threat caused by compromise of CHs by forcing each CH to manage a small number of sensors and changing CH role nodes periodically. Second, the proposed scheme flings attackers into confusion by involving other nodes in a key establishment between BS (Base Station) and a CH. Our numerical analyses showed that the proposed scheme is more secure than other schemes and robust against compromise of CHs.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.35
no.5B
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pp.721-733
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2010
In this paper, we propose a scalable content-based routing scheme for the tactical mobile ad-hoc networks where the nodes usually move together forming a group. Our scheme is classified as a content-based routing scheme based on publish and subscribe model. The nodes compose a cluster according to their position and interest. Our scheme allows multi-level cluster nesting. As a publish/subscribe model does, each node announces its interest to the cluster head who aggregates and announces the interests from cluster members to its neighbor cluster head. Actual data messages are delivered to the end node via cluster header in the reverse direction of the interest announcement. Using Qualnet simulator, we evaluated the performance of our scheme in comparison with two well-known content-based routing schemes. Simulation results show that our scheme maintains higher message delivery ratio as number of nodes increases whereas the two schemes show much lower delivery ratio. In addition, as the group mobility gets faster our scheme incurs less or similar control message overhead compared with the two schemes.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.44
no.3
s.357
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pp.18-25
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2007
In sensor networks, sensor nodes have limited computational capacity, power and memory. Thus energy efficiency is one of the most important requirements. How to extend the lifetime of wireless sensor networks has been widely discussed in recent years. However, one of the most effective approaches to cope with power conservation, network scalability, and load balancing is clustering technique. The function of a cluster head is to collect and route messages of all the nodes within its cluster. Cluster heads must be changed periodically for low energy consumption and load distribution. In this paper, we propose an energy-aware cluster head selection algorithm and Distance Estimation-based distributed Clustering Algorithm (DECA) in wireless sensor networks, which exchanges cluster heads for less energy consumption by distance estimation. Our simulation result shows that DECA can improve the system lifetime of sensor networks up to three times compared to the conventional scheme.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.27
no.1
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pp.124-130
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2023
In this paper, we intend to improve the network lifetime by improving the energy efficiency of sensor nodes in a wireless sensor network by utilizing machine learning using K-means clustering algorithm. A wireless sensor network is a wireless network composed of physical devices including batteries as physical sensors. Due to the characteristics of sensor nodes, all resources must be efficiently used to minimize energy consumption to maximize network lifetime. A cluster based approach is used to manage groups of relatively large numbers of nodes. In the proposed protocol, by improving the existing LEACH algorithm, we propose a clustering algorithm that selects a cluster head using a cluster based approach and a location based approach. The performance results to be improved were measured using Matlab simulation. Through the experimental results, K-means clustering was applied to the energy efficiency part. By utilizing K-means, it is confirmed that energy efficiency is improved and the lifetime of the entire network is extended.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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