• 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.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제23권8호
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• pp.121-136
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• 2023

Wireless Sensor Networks (WSNs) have many potential applications and unique challenges. Some problems of WSNs are: severe resources' constraints, low reliability and fault tolerant, low throughput, low scalability, low Quality of Service (QoS) and insecure operational environments. One significant solution against mentioned problems is hierarchical and clustering-based multipath routing. But, existent algorithms have many weaknesses such as: high overhead, security vulnerabilities, address-centric, low-scalability, permanent usage of optimal paths and severe resources' consumption. As a result, this paper is proposed an energy-aware, congestion-aware, location-based, data-centric, scalable, hierarchical and clustering-based multipath routing algorithm based on Numerical Taxonomy technique for homogenous WSNs. Finally, performance of the proposed algorithm has been compared with performance of LEACH routing algorithm; results of simulations and statistical-mathematical analysis are showing the proposed algorithm has been improved in terms of parameters like balanced resources' consumption such as energy and bandwidth, throughput, reliability and fault tolerant, accuracy, QoS such as average rate of packet delivery and WSNs' lifetime.

• 정보처리학회논문지C
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• 제13C권1호
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• pp.103-112
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• 2006

센서 네트워크에서 센서 노드는 제한된 배터리 용량을 가지기 때문에 에너지 효율적인 라우팅을 통한 네트워크 수명의 최대화가 매우 중요하다. 따라서 많은 라우팅 프로토콜들이 개발되었으며 이는 크게 평면 라우팅과 계층적 라우팅으로 분류된다. 최근 계층적 라우팅 방안에 초점을 맞추고 많은 연구가 이루어지고 있으며 대표적인 방안으로 LEACH가 있다. 본 논문에서는 LEACH의 문제점을 분석하고 이를 보완하기 위한 새로운 라우팅 방안으로 ENTER (ENergy efficient Two-tiEr Routing protocol)를 제안한다. ENTER는 LEACH에서 사용된 분산 알고리즘을 통해 클러스터를 형성하며 클러스터 헤드간에 경로를 형성하여 싱크 노드로 통합된 데이터를 전송함으로써 에너지 손실을 줄이고 네트워크 수명을 증가시킨다. 시뮬레이션을 통해 LEACH와 ENTER의 성능을 비교하였으며, 제안된 ENTER가 더 효율적으로 에너지를 이용함으로써 네트워크 수명이 증가함을 알 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제4권3호
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• pp.224-242
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• 2010

Data routing in wireless sensor networks must be energy-efficient because tiny sensor nodes have limited power. A cluster-based hierarchical routing is known to be more efficient than a flat routing because only cluster-heads communicate with a sink node. Existing hierarchical routings, however, assume unrealistically large radio transmission ranges for sensor nodes so they cannot be employed in real environments. In this paper, by considering the practical transmission ranges of the sensor nodes, we propose a clustering and routing method for hierarchical sensor networks: First, we provide the optimal ratio of cluster-heads for the clustering. Second, we propose a d-hop clustering scheme. It expands the range of clusters to d-hops calculated by the ratio of cluster-heads. Third, we present an intra-cluster routing in which sensor nodes reach their cluster-heads within d-hops. Finally, an inter-clustering routing is presented to route data from cluster-heads to a sink node using multiple hops because cluster-heads cannot communicate with a sink node directly. The efficiency of the proposed clustering and routing method is validated through extensive simulations.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.209-217
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• 2005

본 논문에서는 대규모 네트워크에서의 부하분산을 고려한 계층적 도메인간 QoS 라우팅을 제안하였다. 이를 위해 계층적 라우팅에서의 비용 산정 방식을 선계산 방식의 경로계산에서 제안하였고 선계산된 다중경로들 중에서 경로를 선택하는 방안을 제안하였다. 제안한 방식은 도메인으로 분할된 대규모 네트워크의 QoS 라우팅에서 선계산 방식으로 경로를 설정하고, 경로들의 예약 가능성을 높이기 위해 자원 예약 측면에서 가장 좋은 K개의 경로들을 부하분산을 고려하여 계산한다. 또한 이러한 다중 경로들 중에서 비용산정에 근거한 경로선택확률에 따라 경로를 선택하는 방안을 제안하였다. 그리고 제안한 QoS 라우팅 방식을 transit traffic과 intra traffic에 모두 적용하여 도메인간 라우팅과 도메인내 라우팅을 무리 없이 연계하면서 transit traffic을 우선으로 하는 방식을 제안하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.149-156
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• 2011

멀티캐스트 라우팅은 무선 다중 홉 네트워크에서 일대다 통신을 위하여 많은 영역에서 이용되며 멀티캐스트 그룹 멤버에게 효율적이고 공평한 통신 환경을 마련한다. 하지만 그룹 멤버의 통신 관리, 각 전송 경로간의 신호간섭 등 요인은 멀티캐스트 소스 노드에게 비교적 큰 부하를 발생시키고 전체 멀티캐스팅의 효율을 저하시킨다. 본 논문에서는 "지역 기반의 계층적 멀티캐스트 라우팅 기법"이라고 하는 새로운 라우팅 기법을 제안하였다. 이 라우팅 기법은 지역 기반 라우팅 프로토콜의 속성을 기반으로 프로액티브 라우팅 기법을 지역 내부 노드 레벌의 멀티캐스팅에서, 리액티브 라우팅 기법을 지역 레벌의 경로 설정에 적용하여 설계하였다. 계층적이고 독립적인 멀티캐스팅이 서로 분리된 지역에서 작동함으로서 멀티캐스트 소스 노드의 부하를 분산시켰고 다중 경로사이의 신호 간섭을 최대한 회피하여 이상적인 멀티캐스트 전송률을 실현할 수 있었다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제9C권5호
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• pp.671-678
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• 2002

본 논문에서는 대규모 네트워크에서의 부하분산을 고려한 계층적 도메인간 QoS 라우팅을 제안하였다. 이를 위해 계층적 라우팅에서의 비용 산정 방식을 선계산 방식의 경로계산에서 제안하였고 선계산된 다중경로들 중에서 경로를 선택하는 방안을 제안하였다. 제안한 비용산정 방식은 도메인으로 분할된 대규모 네트워크의 QoS 라우팅에서 선계산 방식으로 경로를 설정하고, 이들 경로들의 예약 가능성을 높이기 위해 자원 예약 측면에서 가장 좋은 K개의 경로들을 부하분산을 고려하여 계산한다. 또한 이러한 다중 경로들 중에서 비용산정에 근거한 경로선택확률에 따라 경로를 선택하는 방안을 제안하였다. 그리고 제안한 QoS 라우팅 방식을 transit traffic과 intra traffic에 모두 적용하여 도메인간 라우팅과 도메인내 라우팅을 무리 없이 연계하면서 transit traffic을 우선으로 하는 방식을 제안하였다. 따라서 본 논문에서 제안한 부하분산 QoS 라우팅은 전체 네트워크 자원의 최적사용 뿐만 아니라 자원의 부하 분산을 가능하게 할 것으로 기대된다.

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.61-68
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• 2020

Nuclear power plants have a lower cost of power generation, and they are more eco-friendly than other power generation plants. Also, we need to prepare nuclear plant accidents because of their severe damage. In the event of a safety accident, such as a radiation leak, by applying a wireless sensor network to a nuclear power plant, many sensor nodes can be used to monitor radiation and transmit information to an external base station to appropriately respond to the accident. However, applying a wireless sensor network to nuclear power plants requires routing protocols that consider the sensor network size and bypass obstacles such as plant buildings. In general, the hierarchical-based routing protocols are efficient in energy consumption. In this study, we look into the problems that may occur if hierarchical-based routing protocols are applied to nuclear power plants and propose improved routing protocols to solve these problems. Simulation results show that the proposed routing protocol is more effective in energy consumption than the existing LEACH protocol.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권10B호
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• pp.947-956
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• 2003

NGN(Next Generation Network)을 목표로 최근에 들어 사용자의 QoS요구 시, 다양한 QoS를 패킷네트워크에서 처리한 수 있도록 IETF에서 DiffServ, RSVP, MPLS등과 같은 패킷 QoS기법에 대한 표준화 작업이 진행중이며, 그 중에서 DiffServ네트워크가 대표적이다. 따라서 본 논문에서는 이 DiffServ패킷 네트워크상에서 다양하게 유입되는 트래픽의 종류에 따라 사용자의 응용에 적절히 대응하여 트래픽을 처리하는 라우팅 기법트래픽 모델 및 알고리즘을 연구하고 기존의 최선형(Best effort) 즉, 지연에 민감하지 않은 트래픽을 처리하기 위한트래픽 분산 라우팅 프로토콜(Traffic-Balanced Routing Protocol : TBRP), 최적의 중간 노드를 선택하여 유무선 통합과 높은 순위의 상호형 데이터를 처리하기 위한 계층적 라우팅 프로토콜(Hierarchical Traffic-Traffic-Scheduling Routing Protocol : HTSRP), 대화형 또는 스트리밍 패킷서비스를 위한 즉, QoS파라미터을 기반으로 엑세스 계층의 자원 활용도를 최대화하고 지연에 민감한 트래픽 처리하는 HTSRP_Q(HTSRP for QoS)를 연구하였고, 이를 기반으로 각 트래픽 모델에 대한 매핑기법과 관리기법을 연구하였다. 본 연구에서 제시한 프로토콜은 트래픽 모델은 다양한 엑세스망과 백본망에 유연한 트래픽 처리기법으로서 NGN의 효율성과 안정성에 적합하였다.

• 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.