• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권7호
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• pp.1735-1755
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• 2012

Wireless sensor networks (WSNs) are becoming increasingly attractive for a variety of applications and have become a hot research area. Routing is a key technology in WSNs and can be coarsely divided into two categories: flat routing and hierarchical routing. In a flat topology, all nodes perform the same task and have the same functionality in the network. In contrast, nodes in a hierarchical topology perform different tasks in WSNs and are typically organized into lots of clusters according to specific requirements or metrics. Owing to a variety of advantages, clustering routing protocols are becoming an active branch of routing technology in WSNs. In this paper, we present an overview on clustering routing algorithms for WSNs with focus on differentiating them according to diverse cluster shapes. We outline the main advantages of clustering and discuss the classification of clustering routing protocols in WSNs. In particular, we systematically analyze the typical clustering routing protocols in WSNs and compare the different approaches based on various metrics. Finally, we conclude the paper with some open questions.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권4호
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• pp.1419-1436
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• 2020

For an energy harvesting sensor network, when the network lifetime is not the only primary goal, maximizing the network performance under environmental energy harvesting becomes a more critical issue. However, clustering protocols that aim at providing maximum information throughput have not been thoroughly explored in Energy Harvesting Wireless Sensor Networks (EH-WSNs). In this paper, clustering protocols are studied for maximizing the data transmission in the whole network. Based on a long short-term memory (LSTM) energy predictor and node energy consumption and supplement models, an uneven clustering protocol is proposed where the cluster head selection and cluster size control are thoroughly designed for this purpose. Simulations and results verify that the proposed scheme can outperform some classic schemes by having more data packets received by the cluster heads (CHs) and the base station (BS) under these energy constraints. The outcomes of this paper also provide some insights for choosing clustering routing protocols in EH-WSNs, by exploiting the factors such as uneven clustering size, number of clusters, multiple CHs, multihop routing strategy, and energy supplementing period.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.247-255
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• 2011

무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반의 계층적 라우팅 프로토콜들은 모든 노드들의 수명을 균등하게 유지하여, 센서 네트워크의 수명을 최대로 연장하는 것을 목표로 하고 있다. 본 논문에서는 싱크의 위치 변화를 고려한 적응적 클러스터링 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 클러스터링 프로토콜의 특징은 클러스터 트리의 레벨에 따라 클러스터의 크기를 제한하는 대칭형 계층적 클러스터를 구성함으로써 싱크의 위치 변화에 적응적으로 대응 가능하며, 모든 클러스터의 생존 시간을 향상시킴과 동시에 균등한 생존 시간을 보장할 수 있다. 이 기법의 효율성을 입증하기 위해 기존의 대표적인 클러스터링 프로토콜들인 LEACH, EEUC와 본 논문에서 제안하는 적응적 클러스터링 프로토콜의 에너지 소비 정도를 시뮬레이션을 통해 비교하였으며, 그 결과 에너지 소비와 네트워크 수명의 균형에 대해 더 나은 성능을 얻어낼 수 있었다.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제10권1호
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• pp.11-15
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• 2018

The application of Wireless Sensor Networks requires a wise utilization of limited energy resources. Therefore, a wide range of routing protocols with a motivation to prolong the lifetime of a network has been proposed in recent years. Hierarchical clustering based protocols have become an object of a large number of studies that aim to efficiently utilize the limited energy of network components. In this paper, the effect of mismatch in parameter estimation is discussed to evaluate the robustness of a distanced based algorithm called distributed clustering protocol in homogeneous and heterogeneous environment. For quantitative analysis, performance simulations for this protocol are carried out in terms of the network lifetime which is the main criteria of efficiency for the energy limited system.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.61-69
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• 2009

무선 센서 네트워크에서 클러스터 기반의 계층적 라우팅 프로토콜들은 모든 노드들의 수명을 균등하게 유지하여, 센서 네트워크의 수명을 최대로 연장하는 것을 목표로 하고 있다. 본 논문에서는 임계값 기반의 클러스터 헤드 교체 전략을 보인다. 이라우팅 프로토콜은 센서 노드가 클러스터 헤드의 역할을 수행하지 않으면서 최대한 오랜 시간 동안 네트워크에 참여하기 위해 필요한 에너지의 양을 임계값으로 정의하고, 한 번 클러스터 헤드로 선출된 노드는 이 값에 도달할 때 까지 클러스터 헤드의 역할을 유지하여 빈번한 헤드 교체를 방지하도록 함으로써 전체 네트워크의 에너지 효율은 물론 네트워크의 균형이 최대한 유지되도록 한다. 또한 시뮬레이션을 통해 대표적 계층적 라우팅 프로토콜인 LEACH와 네트워크의 균형 및 에너지 소모 정도를 비교하여 본 논문이 제시하는 알고리즘의 효용성을 입증한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 춘계학술대회
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• pp.447-449
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• 2021

에너지 소비를 최소화하여 네트워크를 오랫동안 유지하기 위해 다양한 무선 센서 네트워크 프로토콜이 제안되었다. K-평균 군집화 알고리즘을 사용하면 최종 군집이 설정될 때까지 중심점을 반복적으로 이동해야 하기 때문에 기존 계층형 알고리즘보다 군집화에 시간이 더 오래 걸린다. K-평균 클러스터링 기반 프로토콜의 경우 클러스터 헤드가 선택되었을 때 클러스터 중심점 근처의 노드 또는 노드의 잔류 에너지만 고려된다. 본 논문에서는 앞서 언급한 문제를 개선하면서 에너지 효율을 개선하기 위해 K-평균 클러스터링을 기반으로 하는 새로운 무선 센서 네트워크 프로토콜을 제안한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.32 No.1 (A)
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• pp.415-417
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• 2005

Core operations (e.9. TDMA scheduler, synchronized sleep period, data aggregation) of many proposed protocols for different layer of sensor network necessitate clock synchronization. Our Paper mingles the scheme of dynamic clustering and diffusion based asynchronous averaging algorithm for clock synchronization in sensor network. Our proposed algorithm takes the advantage of dynamic clustering and then applies asynchronous averaging algorithm for synchronization to reduce number of rounds and operations required for converging time which in turn save energy significantly than energy required in diffusion based asynchronous averaging algorithm.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제5권2호
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• pp.85-93
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• 2016

The existence of correlation characteristics brings significant potential advantages to the development of efficient routing protocols in wireless sensor networks. This research proposes a new simple method of clustering sensor nodes into correlation groups in multiple-correlation areas. At first, the evaluation of joint entropy for multiple-sensed data is considered. Based on the evaluation, the definition of correlation region, based on entropy theory, is proposed. Following that, a correlation clustering scheme with less computation is developed. The results are validated with a real data set.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.911-923
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• 2010

In wireless sensor networks (WSNs), cluster based data routing protocols have the advantages of reducing energy consumption and link maintenance cost. Unfortunately, most of clustering protocols have been designed for uniformly distributed sensor networks. However, some urgent situations do not allow thousands of sensor nodes being deployed uniformly. For example, air vehicles or balloons may take the responsibility for deploying sensor nodes hence leading a normally distributed topology. In order to improve energy efficiency in such sensor networks, in this paper, we propose a new cluster formation algorithm named DAEEC (Density Aware Energy-Efficient Clustering). In this algorithm, we define two kinds of clusters: Low Density (LD) clusters and High Density (HD) clusters. They are determined by the number of nodes participated in one cluster. During the data routing period, the HD clusters help the neighbor LD clusters to forward the sensed data to the central base station. Thus, DAEEC can distribute the energy dissipation evenly among all sensor nodes by considering the deployment density to improve network lifetime and average energy savings. Moreover, because the HD clusters are densely deployed they can work in a manner of our former algorithm EEVAR (Energy Efficient Variable Area Routing Protocol) to save energy. According to the performance analysis result, DAEEC outperforms the conventional data routing schemes in terms of energy consumption and network lifetime.

• 전기전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.165-170
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• 2007

무선 센서 네트워크에서 클러스터링 프로토콜의 목적은 각 센서 노드의 에너지 소모를 최소화하여 네트워크의 생존 시간을 최대화 하는 것이다. 그러나 기존의 클러스터링 프로토콜은 센서 노드, 클러스터 헤드와 싱크 노드 사이의 통신방법을 제외하고 주로 클러스터를 구성하는 것에만 초점을 맞추고 있다. 본 논문에서는 기존의 클러스터링 프로토콜에 다중경로 라우팅 알고리즘을 적용하고, MAC 계층과 네트워크 계층 간의 cross-layer 설계를 이용하여 에너지 효율적인 클러스터링 프로토콜을 제안한다. 여기에서 다중경로 정보는 싱크로부터의 경로 요구 패킷을 네트워크에 전파시킴으로서 설정되며 또한 다중경로에 대한 정보는 무선채널의 브로드캐스팅 특징과 결합하여 데이터의 전송 확률을 증가시킨다. 실험 결과에 의하면 제안한 프로토콜이 클러스터 헤드의 부하를 낮춤으로써 무선 센서 네트워크의 생존 시간을 늘려주고, 네트워크 크기의 증가에 따라 에너지 소비의 증가율이 다소 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.