• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제10권8호
• /
• pp.3621-3640
• /
• 2016

In the process of k-coverage of the target node, there will be a lot of data redundancy forcing the phenomenon of congestion which reduces network communication capability and coverage, and accelerates network energy consumption. Therefore, this paper proposes a novel energy balanced k-coverage control algorithm based on probability model (EBKCCA). The algorithm constructs the coverage network model by using the positional relationship between the nodes. By analyzing the network model, the coverage expected value of nodes and the minimum number of nodes in the monitoring area are given. In terms of energy consumption, this paper gives the proportion of energy conversion functions between working nodes and neighboring nodes. By using the function proportional to schedule low energy nodes, we achieve the energy balance of the whole network and optimizing network resources. The last simulation experiments indicate that this algorithm can not only improve the quality of network coverage, but also completely inhibit the rapid energy consumption of node, and extend the network lifetime.

• 한국멀티미디어학회논문지
• /
• 제24권3호
• /
• pp.431-439
• /
• 2021

Since the sensor nodes are randomly arranged in the region of interest, it may happen that the sensor network area is separated or there is no sensor node in some area. In addition, after the sensor nodes are deployed in the sensor network, a coverage hole may occur due to the exhaustion of energy or physical destruction of the sensor nodes. The coverage hole can greatly affect the overall performance of the sensor network, such as reducing the data reliability of the sensor network, changing the network topology, disconnecting the data link, and worsening the transmission load. Therefore, sensor network coverage hole recovery has been studied. Existing coverage hole recovery studies present very complex geometric methods and procedures in the two-step process of finding a coverage hole and recovering a coverage hole. This study proposes a method for discovering and recovering a coverage hole in a sensor network, discovering that the sensor node is a boundary node by itself, and determining the location of a mobile node to be added. The proposed method is expected to have better efficiency in terms of complexity and message transmission compared to previous methods.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제10권10호
• /
• pp.5014-5034
• /
• 2016

This paper discusses how to effectively guarantee the coverage and connectivity quality of wireless sensor networks when joint perception model is used for the nodes whose communication ranges are multi-level adjustable in the absence of position information. A Connect Coverage Algorithm Based on Joint Sensing model (CCAJS) is proposed, with which least working nodes are chosen based on probability model ensuring the coverage quality of the network. The algorithm can balance the position distribution of selected working nodes as far as possible, as well as reduce the overall energy consumption of the whole network. The simulation results show that, less working nodes are needed to ensure the coverage quality of networks using joint perception model than using the binary perception model. CCAJS can not only satisfy expected coverage quality and connectivity, but also decrease the energy consumption, thereby prolonging the network lifetime.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
• /
• pp.848-850
• /
• 2014

본 논문에서는 이동 에드혹 네트워크(Mobile Ad hoc network: MANET)에서의 상황인식 기반의 스케쥴링 기법인 CSWC(Coverage Scheduling Weight-value Control) 알고리즘을 제안한다. 기존의 LEACH 알고리즘은 확률적 분포 함수에 의해 커버리지 영역 안에 존재 하는 클러스터 헤드노드를 선택하여 중계노드로 통신한다. 하지만 확률적 분포함수에 의해 선택된 헤드 노드가 커버리지 영역에서 전송거리 비율이 비균형으로 나뉘어 전송할 경우, 노드의 에너지 소모가 일정하지 않아 효율적으로 사용하지 못하는 경우가 발생한다. 따라서 본 논문에서는 최적의 커버리지 영역을 설정하여 유지하는 CSWC알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 커버리지 영역이 비균형으로 설정되어 있을 경우, 커버러지 영역을 결정하는 홉 수를 증가시켜 최적의 커버리지 영역을 제공하는 알고리즘이다. 주어진 모의실험 환경에서 노드의 효율적인 커버리지 영역을 설정하여 네트워크의 최적화된 에너지 소모를 보여주고 있다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.169-176
• /
• 2019

Wireless sensor networks are used to monitor and control areas in a variety of military and civilian areas such as battlefield surveillance, intrusion detection, disaster recovery, biological detection, and environmental monitoring. Since the sensor nodes are randomly placed in the area of interest, separation of the sensor network area may occur due to environmental obstacles or a sensor may not exist in some areas. Also, in the situation where the sensor node is placed in a non-relocatable place, some node may exhaust energy or physical hole of the sensor node may cause coverage hole. Coverage holes can affect the performance of the entire sensor network, such as reducing data reliability, changing network topologies, disconnecting data links, and degrading transmission load. It is possible to solve the problem that occurs in the coverage hole by finding a coverage hole in the sensor network and further arranging a new sensor node in the detected coverage hole. The existing coverage hole detection technique is based on the location of the sensor node, but it is inefficient to mount the GPS on the sensor node having limited resources, and performing other location information processing causes a lot of message transmission overhead. In this paper, we propose an Adjacent Matrix-based Hole Coverage Discovery(AMHCD) scheme based on connectivity of neighboring nodes. The method searches for whether the connectivity of the neighboring nodes constitutes a closed shape based on the adjacent matrix, and determines whether the node is an internal node or a boundary node. Therefore, the message overhead for the location information strokes does not occur and can be applied irrespective of the position information error.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제11권1호
• /
• pp.57-71
• /
• 2009

Networking together hundreds or thousands of cheap sensor nodes allows users to accurately monitor a remote environment by intelligently combining the data from the individual nodes. As sensor nodes are typically battery operated, it is important to efficiently use the limited energy of the nodes to extend the lifetime of the wireless sensor network (WSN). One of the fundamental issues in WSNs is the coverage problem. In this paper, the border coverage problem in WSNs is rigorously analyzed. Most existing results related to the coverage problem in wireless sensor networks focused on planar networks; however, three dimensional (3D) modeling of the sensor network would reflect more accurately real-life situations. Unlike previous works in this area, we provide distributed algorithms that allow the selection and activation of an optimal border cover for both 2D and 3D regions of interest. We also provide self-healing algorithms as an optimization to our border coverage algorithms which allow the sensor network to adaptively reconfigure and repair itself in order to improve its own performance. Border coverage is crucial for optimizing sensor placement for intrusion detection and a number of other practical applications.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제18권5호
• /
• pp.773-783
• /
• 2016

Both coordinated multi-point transmission and frequency reuse are effective approaches to mitigate inter-cell interference and improve network coverage. The motivation of this work is to explore the manner to effectively utilize the spectrum resource by reasonably combining cooperation and frequency reuse. The $Mat{\acute{e}}rn$ cluster process, which is appropriate to model networks with hot spots, is used to model the spatial distribution of base stations. Two cooperative mechanisms, coherent and non-coherent joint transmission (JT), are analyzed and compared. We also evaluate the effect of multiple antennas and imperfect channel state information. The simulation reveals that the proposed approach to combine cooperation and frequency reuse is effective to improve the network coverage for users located at both the center and the boundary of the cooperative region.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
• /
• 제4권9호
• /
• pp.425-430
• /
• 2015

센서 레지스트리 시스템(Sensor Registry System, SRS)은 이기종 센서 네트워크 환경에서 센서 데이터의 즉각적 활용 및 끊김 없는 해석을 위해 사용자에게 센서 메타데이터를 제공한다. 하지만 기존 SRS는 네트워크 연결이 지원되지 않거나 신호가 불안정한 경우에 센서 메타데이터를 안정적으로 제공할 수 없다. 이 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 네트워크 커버리지 정보를 이용한 센서 레지스트리 시스템 확장 방법을 제안한다. 제안 방법은 예측한 경로와 네트워크 커버리지에 대한 오픈 데이터(통신사, 신호 강도, 통신 타입)를 이용하여 사용자가 불안정한 네트워크 지역에 도착하기 전에 해당 지역의 센서 메타데이터를 추가로 송신한다. 이 논문에서 제안한 확장된 SRS는 사용자에게 보다 안정적으로 센서 메타데이터를 제공함으로써 응용서비스의 품질을 향상시킨다.

• 정보처리학회논문지C
• /
• 제16C권4호
• /
• pp.535-542
• /
• 2009

무선센서네트워크는, 다수의 센서노드가 넓은 지역에 배치되어 자신의 전원에 의해 동작하고 다른 센서노드와 협력하여 환경검침 또는 물리량 검침을 수행하는 무선네트워크로 정의한다. 각각의 센서노드들은 자신의 배터리전원소모를 최소화하여, 장기간 사용할 수 있어야 하며, 센서 노드를 적절하게 배치하여 전체 네트워크 커버리지를 제공할 수 있어야 무선센서네트워크의 수명을 늘일 수 있다. 초기 센서노드의 배치로는 센서들의 배터리 수명 등의 이유로 제약이 있으며, 모바일센서노드는 센서가 이동하여 새로운 커버리지를 제공함으로써, 이러한 제약조건을 완화할 수 있다. 본 논문에서는 perimeter coverage property를 만족하는 모바일 센서들의 단계적인 이동을 통한 커버리지 제공기법을 제안한다. 각각의 모바일 센서노드들은 이웃한 센서노드들이 dead 노드인지 판단하게 되며, dead 노드인 경우, 센서네트워크의 커버리지 hole을 만드는지 여부를 판단한 후, 각각의 모바일 센서노드들은 hole의 중심점을 계산하고, 관련된 센서노드들이 협동하여, 단계적으로이동하여, 최종 hole을 커버하는 새로운 센서네트워크를 형성하게 된다. 본 제안기법을 시뮬레이션하여 DCM 기법과 비교한 결과, 에너지 효율을 결정하는 전체 움직임거리 측면에서 최소 50% 이상의 성능향상을 보임을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권8호
• /
• pp.15-22
• /
• 2019

무선 센서 네트워크는 적은 비용이 들고 낮은 전력으로 구동할 수 있는 센서들이 넓은 범위에 분포한 네트워크이다. 이때 센서들이 주변의 환경을 감시하고 계측한 정보들을 인근의 센서들에게 멀티홉 방식으로 전송하여 최종적으로 모든 데이터들이 베이스 스테이션으로 보내지는 네트워크가 무선 센서 네트워크이다. 여기서 무선 센서 네트워크에 대한 대부분의 연구는 한 위치에 고정되어 주변을 감시하는 정적 센서가 주가 되어왔다. 하지만 정적 센서만으로 이루어진 네트워크와 달리, 드론을 이용하여 네트워크를 구성하게 된다면 네트워크의 전체 커버리지와 에너지 소모를 보다 효율적으로 관리할 수 있다. 본 논문에서는 네트워크를 이루는 드론들에 대한 환경을 모델링하기 위해 전송 전력 모델과 비디오 인코딩 모델을 수식화하여 소개한다. 또한 드론의 효율적인 배치를 위하여 우선순위 지도를 설계하고, 이를 기반으로 커버리지와 에너지를 고려하여 드론들을 배치하는 방식을 보여준다. 다양한 시뮬레이션을 통하여 정적 센서 기반의 네트워크보다 드론 기반의 무선 센서 네트워크에서 더 적은 수의 센서로 커버리지를 증가시키고 소모되는 에너지는 줄여준다는 것을 보여준다. 구체적으로는 정적 센서와 드론의 수가 동일한 가운데 커버리지는 최대 30 퍼센트의 향상이 있고, 에너지 측면에서는 평균 25 퍼센트의 전체 네트워크의 에너지 소모를 줄이면서도 정적 센서 네크워크와 드론 기반 네트워크의 커버리지가 동일하게 유지됨을 보여준다.