Khan, Shahbaz;Ullah, Sadiq;Ahmed, Aziz;Mahmud, Sahibzada Ali
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제7권3호
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pp.425-445
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2013
The IEEE 802.11 compliant stations can transmit at multiple transmission rates. Selection of an appropriate transmission rate plays a significant role in determining the overall efficiency of a communication system. The technique which determines the channel state information and accordingly selects an appropriate transmission rate is called rate-adaptation protocol. The IEEE 802.11 standard does not provide standard specification for implementing a rate-adaptation protocol for its multi-rate capable wireless stations. Due to the lack of standard specification, there is a myriad of rate-adaptation protocols, proposed by industry and various research institutes. This paper surveys the existing rate-adaptation schemes, discusses various features which contribute significantly in the process of rate-adaptation, the timing constraints on such schemes, and the performance gains in terms of throughput, delay and energy efficiency; which can be gained by the use of rate-adaptation. The paper also discusses the implication of rate-adaptation schemes on the performance of overall communication and identifies existing research challenges in the design of rate-adaptation schemes.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권12호
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pp.5286-5306
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2016
Emerging applications in automation, medical imaging, traffic monitoring and surveillance need real-time data transmission over Wireless Sensor Networks (WSNs). Guaranteeing Quality of Service (QoS) for real-time traffic over WSNs creates new challenges. Rapid penetration of smart devices, standardization of Machine Type Communications (MTC) in next generation 5G wireless networks have added new dimensions in these challenges. In order to satisfy such precise QoS constraints, in this paper, we propose a new cross-layer QoS-provisioning strategy in Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs). The network layer performs statistical estimation of sensory QoS parameters. Identifying QoS-routing problem with multiple objectives as NP-complete, it discovers near-optimal QoS-routes by using evolutionary genetic algorithms. Subsequently, the Medium Access Control (MAC) layer classifies the packets, automatically adapts the contention window, based on QoS requirements and transmits the data by using routing information obtained by the network layer. Performance analysis is carried out to get an estimate of the overall system. Through the simulation results, it is manifested that the proposed strategy is able to achieve better throughput and significant lower delay, at the expense of negligible energy consumption, in comparison to existing WMSN QoS protocols.
한국정보컨버전스학회 2008년도 International conference on information convergence
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pp.199-204
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2008
Sensor nodes have various energy and computational constraints because of their inexpensive nature and ad-hoc method of deployment. Considerable research has been focused at overcoming these deficiencies through faster media accessing, more energy efficient routing, localization algorithms and system design. Our research attempts to provide a method of improvement MAC performance in these issues. We show that traditional carrier-sense multiple access(CSMA) protocols like IEEE 802.11 do not handle the first constraint adequately, and do not take advantage of the second property, leading to degraded latency and throughput as the network scales in size, We present more efficient method of a medium access for real-time wireless sensor networks. Proposed MAC protocol is a randomized CSMA protocol, but unlike previous legacy protocols, does not use a time-varying contention window from which a node randomly picks a transmission slot. To reduce the latency for the delivery of event reports, it carefully decides a fixed-size contention window, non-uniform probability distribution of transmitting in each slot within the window. We show that it can offer up to several times latency reduction compared to legacy of IEEE 802.11 as the size of the sensor network scales up to 256 nodes using widely used simulator ns-2. We, finally show that proposed MAC scheme comes close to meeting bounds on the best latency achievable by a decentralized CSMA-based MAC protocol for real-time wireless sensor networks which is sensitive to latency.
다양한 응용 서비스의 특성, 마케팅과 규제등으로 인하여 네트워크 서비스에 대한 공정요금을 결정하기란 매우 힘들다. 그러나 사항들을 네크워크의 운용에만 한정되는 것이 아니라 QoS 보장을 위한 기술적 제약과 관련이 있다. 본 논문에서는 P-MMBBP에 근거한 MPEG 비디오 모형에서 전력 스펙트럼 분석 기법을 사용하여 패킷의 지연 특성과 비디오 화질 저하를 평가하였다. 이를 바탕으로 QoS를 고려한 효율적 요금 기법을 도출하기 위하여 할인율을 적용한 새로운 공정요금 기법을 제안하였다. 그 결과, 제안된 요금 기법은 광역 네트워크에서 요금의 공정성을 보장할 수 있는 특성을 보였다.
무선 센서네트워크(WSN: Wireless Sensor Networks)의 에너지 제약과 제한된 자원 특성으로 인하여 WSN 프로토콜 설계의 주목적은 주로 에너지 효율성에 두고 있다. 본 논문에서는 네트워크 수명시간을 극대화하기 위하여 기존의 MAC 계층에서 사용되던 센서노드 동기화 패킷(SYNC)을 활용하는 교차계층 설계 기반의 에너지 인식 트리 데이터 전송 기법(EATD: Energy-Aware Tree based Delivery scheme)을 제안한다. 제안된 EATD 기법은 시뮬레이션 분석을 통해 무선 센서네트워크환경에서 기존의 MAC과 라우팅 프로토콜기반의 데이터 전송 방식 보다 에너지 절감 및 데이터 전송지연 개선효과가 있다는 것을 확인하였다.
The overall performance of multiuser systems significantly depends on how effectively and fairly manage resources shared by them. The efficient resource management strategies are even more important for multimedia users since multimedia data is delay-sensitive and massive. In this paper, we focus on resource allocation based on a game-theoretic approach, referred to as Nash bargaining solution (NBS), to provide a quality of service (QoS) guarantee for each user. While the NBS has been known as a fair and optimal resource management strategy, it is challenging to find the NBS efficiently due to the computationally-intensive task. In order to reduce the computation requirements for NBS, we propose an approach that requires significantly low complexity even when networks consist of a large number of users and a large amount of resources. The proposed approach linearizes utility functions of each user and formulates the problem of finding NBS as a convex optimization, leading to nearly-optimal solution with significantly reduced computation complexity. Simulation results confirm the effectiveness of the proposed approach.
분산 멀티미디어 응용은 다양한 전송 품질을 요구하지만, 가장 중요한 특성은 높 은 성능과 적은 전송 지연이다. 고속 통신망의 전송 능력은 Gbps 수준을 제공하고 있 지만 통신 구조상의 허리 부분 병목 현상 때문에 멀티미디어 응용까지 효율적으로 제 공되지 못하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 통신 구조상 허리 부분을 수 평 구조화, 병렬화 함으로써 고속화 하였다. 불행하게도 OSI 프로토콜 스택은 계층 단위의 병렬화를 가로 막는 순서상 제약 조건을 갖고 있다. 우리 모델은 고정 패킷을 사용함으로써 망 계층에서 부터 표현 계층까지 동시에 수행시킬 수 있었다. 프로토타 입 구현에 의하면, 우리 모델은 기존의 OSI 계층 구조 모델에 비해 약 61%의 성능 향 샹을 보여 주었다.
In this paper, we study the problem of how to design a medical-grade wireless local area network (WLAN) for healthcare facilities. First, unlike the IEEE 802.11e MAC, which categorizes traffic primarily by their delay constraints, we prioritize medical applications according to their medical urgency. Second, we propose a mechanism that can guarantee absolute priority to each traffic category, which is critical for medical-grade quality of service (QoS), while the conventional 802.11e MAC only provides relative priority to each traffic category. Based on absolute priority, we focus on the performance of real-time patient monitoring applications, and derive the optimal contention window size that can significantly improve the throughput performance. Finally, for proper performance evaluation from a medical viewpoint, we introduce the weighted diagnostic distortion (WDD) as a medical QoS metric to effectively measure the medical diagnosability by extracting the main diagnostic features of medical signal. Our simulation result shows that the proposed mechanism, together with medical categorization using absolute priority, can significantly improve the medical-grade QoS performance over the conventional IEEE 802.11e MAC.
Smart metering systems have become widespread around the world. RF mesh communication systems have contributed to the creation of smarter and more reliable power systems. This paper presents an algorithm for positioning GPRS concentrators to attain delay constraints for a ZigBee-based mesh network. The proposed algorithm determines the number and placement of concentrators using integer linear programming and a queueing model for the given mesh network. The solutions given by the proposed algorithm are validated by verifying the communication network performance through simulations.
본 논문에서는 에너지가 제한적인 무선 센서네트워크에서 MIMO 기반 협력통신을 가능하게 하는 훈련심볼의 오버헤드와 데이터 수집노드(DGN)의 속도의 임계값을 제안한다. 두개의 송수신 안테나가 있는 경우에 대하여 에너지 효율과 지연값에 대한 성능을 분석하였다. 센서로부터 데이터 수집노드까지 장거리 통신을 할 경우에 대하여 기존의 SISO 보다 에너지를 적게 소모하는 MIMO 기반 협력통신 무선 센서 네트워크의 속도와 훈련심볼의 오버헤드 임계값들을 구하였으며 이들의 상관관계도 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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