Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2011.11a
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pp.97-100
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2011
Underwater Wireless Acoustic Sensor Networks have become an important area of research over the recent decades. Designing an underwater network, especially a media access control (MAC) protocol, faces many challenges due to the peculiarities of underwater environment. One of the most important problems is resulted from long and variable propagation delay of the acoustic wave. In this paper, we propose a new method, namely Dynamic Timeout over Multiple Access with Collision Avoidance (DT/MACA), which is designed to handle long and high variable propagation delay in underwater acoustic sensor networks. In this proposed method, the difference timeout intervals are evaluated and applied to each network transmission. Simulation results show that our work not only improves the network throughput, but also decreases the unnecessary retransmission and end-to-end delay.
With the advance of computer and communication technologies, wireless sensor networks (WSNs) are increasingly used in many aspects of our daily life. However, since the battery lifetime of WSN nodes is restricted, the WSN lifetime is also limited. Therefore, it is crucial to determine this limited lifetime in advance for preventing service interruptions in critical applications. This paper proposes a feasible static analysis approach to estimating the worstcase lifetime of a WSN. Assuming known routes with a given sensor network topology and SMAC as the underlying MAC protocol, we statically estimate the lifetime of each sensor node with a fixed initial energy budget. These estimations are then compared with the results obtained through simulation which run with the same energy budget on each node. Experimental results of our research on TinyOS applications indicate that our approach can safely and accurately estimate worst-case lifetime of the WSN. To the best of our knowledge, our work is the first one to estimate the worst-case lifetime of WSNs through a static analysis method.
Kim, Woo-Jung;Jeong, Seol-Young;Kim, Tae-Hyon;Kang, Soon-Ju
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.36
no.2B
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pp.148-158
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2011
Stationary nodes and mobile nodes co-exist wireless sensor network(WSN) can provide variety of new services. The stationary sensor node acts not only the gathering the environmental sensing data but also a access point to bidirectional communication with numerous mobile sensor nodes(mobile node), and the mobile sensor nodes are installed inside mobile objects and identify the location in real-time and monitor the internal status of the object. However, only using the legacy WSN protocol, it is impossible to set up the stable network due to the several reasons caused by the free-mobility of the mobile nodes. In this paper, we suggest three methods to increase the hit-ratio of the asynchronous message delivery(AMD) among mobile nodes. We verified the performance of the suggested methods under the stationary-mobile co-existed WSN testbed.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.2
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pp.406-423
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2014
The recent advances in wireless communication systems and semiconductor technologies are paving the way for new applications over wireless sensor networks. Health-monitoring application (HMA) is one such emerging technology that is focused on sensing and reporting human vital signs through the communication network comprising sensor devices in the vicinity of the human body. The sensed vital signs can be divided into two categories based on the importance and the frequency of occurrence: occasional emergency signs and regular normal signs. The occasional emergency signs are critical, so they have to be delivered by the specified deadlines, whereas the regular normal signs are non-critical and are only required to be delivered with best effort. Handling the occasional emergency sign is one of the most important attributes in HMA because a human life may depend on correct handling of the situation. That is why the underlying network protocol suite for HMA should ensure that the emergency signs will be reported in a timely manner. However, HMA based on IEEE 802.15.4 might not be able to do so owing to the lack of an appropriate emergency-handling mechanism. Hence, in this paper, we propose a new emergency-handling mechanism to reduce the emergency reporting delay in IEEE 802.15.4 through the modified superframe structure. A fraction of an inactive period is modified into three new periods called the emergency reporting period, emergency beacon period, and emergency transmission period, which are used opportunistically only for immediate emergency reporting and reliable data transmission. Extensive simulation is performed to evaluate the performance of the proposed scheme. The results reveal that the proposed scheme achieves improved latency and higher emergency packets delivery ratio compared with the conventional IEEE 802.15.4 MAC.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.16
no.10
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pp.73-81
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2011
The WBAN(Wireless Body Area Network) technology is a short distance wireless network which provides each device's interactive communication by connecting devices inside and outside of body located within 3 meters. Standardization on the physical layer, data link layer, network layer and application layer is in progress by IEEE 802.15.6 TG BAN. The The WBAN servides consists of both medical and non-medical applications. The medical application service uses the sensor that transfer the periodic traffic and have different data rates. It uses GTS method to guarantee QoS. In this paper, a new method is proposed, which are suitable design for MAC Protocol. Firstly, MAC frame structure and a primitive based on the WBAN are proposed. Secondly, we proposed the GTS algorithm improved the channel utilization based on the WFQ(Weighted Fair Queuing). The proposed scheduling method is improved channel utilization compared with i-Game(Round Robin scheduling method).
Journal of information and communication convergence engineering
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v.5
no.2
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pp.104-108
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2007
Ad hoc networks are a type of mobile network that function without any fixed infrastructure. One of the weaknesses of ad hoc network is that a route used between a source and a destination is to break during communication. To solve this problem, one approach consists of selecting routes whose nodes have the most stable link cost. This paper proposes a method for improving the low power distributed MAC. This method is based on the context awareness of the each nodes energy in clustering. We propose to select a new scheme to optimize energy conserving between the clustering nodes in MANET. And this architecture scheme would use context-aware considering the energy related information such as energy, RF strength, relative distances between each node in mobile ad hoc networks. The proposed networks scheme could get better improve the awareness for data to achieve and performance on their clustering establishment and messages transmission. Also, by using the context aware computing, according to the condition and the rules defined, the sensor nodes could adjust their behaviors correspondingly to improve the network routing.
Kailas, Aravind;Thanayankizil, Lakshmi;Ingram, Mary Ann
Journal of Communications and Networks
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v.10
no.2
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pp.213-220
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2008
This paper analyzes a broadcasting technique for wireless multi-hop sensor networks that uses a form of cooperative diversity called opportunistic large arrays (OLAs). We propose a method for autonomous scheduling of the nodes, which limits the nodes that relay and saves as much as 32% of the transmit energy compared to other broadcast approaches, without requiring global positioning system (GPS), individual node addressing, or inter-node interaction. This energy-saving is a result of cross-layer interaction, in the sense that the medium access control (MAC) and routing functions are partially executed in the physical (PHY) layer. Our proposed method is called OLA with a transmission threshold (OLA-T), where a node compares its received power to a threshold to decide if it should forward. We also investigate OLA with variable threshold (OLA-VT), which optimizes the thresholds as a function of level. OLA-T and OLA-VT are compared with OLA broadcasting without a transmission threshold, each in their minimum energy configuration, using an analytical method under the orthogonal and continuum assumptions. The trade-off between the number of OLA levels (or hops) required to achieve successful network broadcast and transmission energy saved is investigated. The results based on the analytical assumptions are confirmed with Monte Carlo simulations.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.8
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pp.3880-3899
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2019
Distributive desynchronization algorithms based on pulse-coupled oscillator (PCO) models have been proposed for achieving collision-free wireless transmissions. These algorithms do not depend on a global clock or infrastructure overheads. Moreover, they gradually converge to fair time-division multiple access (TDMA) scheduling by broadcasting a periodic pulse signal (called a 'firing') and adjusting the next firing time based on firings from other nodes. The time required to achieve constant spacing between phase neighbors is estimated in a closed form or via stochastic modeling. However, because these algorithms cannot guarantee the completion of desynchronization in a short and bounded timeframe, they are not practical. Motivated by the limitations of these methods, we propose a practical solution called PD-DESYNC that provides a short and deterministic convergence time using a flag firing to indicate the beginning of a cycle. We demonstrate that the proposed method guarantees the completion of desynchronization within three cycles, regardless of the number of nodes. Through extensive simulations and experiments, we confirm that PD-DESYNC not only outperforms other algorithms in terms of convergence time but also is a practical solution.
Kim, Chang-Hoon;Kim, Il-Hyu;Cha, Jung-Woo;Nam, In-Gil;Lee, Chae-Wook
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.12
no.4
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pp.274-280
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2011
Due to their rapid growth and new paradigm applications, wireless sensor networks(WSNs) are morphing into low power personal area networks(LoWPANs), which are envisioned to grow radically. The fragmentation and reassembly of IP data packet is one of the most important function in the 6LoWPAN based communication between Internet and wireless sensor network. However, since the 6LoWPAN data unit size is 102 byte for IPv6 MTU size is 1200 byte, it increases the number of fragmentation and reassembly. In order to reduce the number of fragmentation and reassembly, this paper presents a new scheme that can be applicable to 6LoWPAN. When a fragmented packet header is constructed, we can have more space for data. This is because we use 8-bits routing table ill instead of 16-bits or 54-bits MAC address to decide the destination node. Analysis shows that our design has roughly 7% or 22% less transmission number of fragmented packets, depending on MAC address size(16-bits or 54-bits), compared with the previously proposed scheme in RFC4944. The reduced fragmented packet transmission means a low power consumption since the packet transmission is the very high power function in wireless sensor networks. Therefore the presented fragmented transmission scheme is well suited for low-power wireless sensor networks.
This paper analytically evaluates the FEC(Forward Error Correction) symbol size's effect on the performance and energy consumption of 802.11 protocol with the block FEC algorithm over WSN(Wireless Sensor Network). Since the basic recovery unit of block FEC algorithms is symbols not bits, the FEC symbol size affects the packet correction rate even with the same amount of FEC check bits over a given WSN channel. Precisely, when the same amount of FEC check bits are allocated, the small-size symbols are effective over channels with frequent short bursts of propagation errors while the large ones are good at remedying the long rare bursts. To estimate the effect of the FEC symbol site, the paper at first models the WSN channel with Gilbert model based on real packet traces collected over TIP50CM sensor nodes and measures the energy consumed for encoding and decoding the RS (Reed-Solomon) code with various symbol sizes. Based on the WSN channel model and each RS code's energy expenditure, it analytically calculates the transmission efficiency and power consumption of 802.11 equipped with RS code. The computational analysis combined with real experimental data shows that the RS symbol size makes a difference of up to 4.2% in the transmission efficiency and 35% in energy consumption even with the same amount of FEC check bits.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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