Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2007.06a
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pp.213-216
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2007
The paper deals with a approach to underwater acoustic based Ad-hoc communication, which allows major design strategies for Media Access Control (MAC) within a group of the autonomous underwater vehicles(AUV). The proposed MAC aims at deploying AUV-centric star topology, which minimizes overhead of sensor nodes and improves energy-efficiency. Furthermore, that is also well under long and unknown propagation delays of the underwater acoustic medium. The implemented MAC protocol makes it easier to achieve frame synchronization than TDMA due to deploying localized schedule time, in addition to saving energy consumption by letting nodes sleep. It is also superior to MACA and MACAW in terms of propagation delay. This scalable centralized protocol has the potential to serve as a primer for development of MAC protocol for future underwater acoustic based ad-hoc networks.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.42
no.2
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pp.393-402
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2017
Just like terrestrial cellular networks, underwater cellular communication networks, which can manage the overall network resource by adaptively allocating backhaul resource for each base station according to its ingress traffic, are necessary. In this paper, a new resource allocation protocol is proposed for the underwater cellular communication network, allocating backhaul resource of a base station proportional to its ingress traffic to the base station. This protocol is classified into two types dependent upon allocation period: the resource allocation protocol with adaptive period and that with fixed period. In order to determine a proper resource allocation protocol, the performance of the two protocols, in terms of reception rate, message overhead, and latency is compared and investigated via simulation. As a result, the resource protocol with adaptive period outperforms that with fixed period; the resource allocation protocol with fixed period results in a maximum of $10^2$ order longer queueing delay as well as $10^2$ order greater message overhead than that with adaptive period.
Rooh Ullah;Beenish Ayesha Akram;Amna Zafar;Atif Saeed;Sultan H. Almotiri;Mohammed A. Al Ghamdi
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.5
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pp.1390-1411
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2024
Underwater Wireless Sensors Networks (UWSNs) are deployed in remotely monitored environment such as water level monitoring, ocean current identification, oil detection, habitat monitoring and numerous military applications. Providing scalable and efficient routing is very challenging in UWSNs due to the harsh underwater environment. The biggest difficulties are the nodes inherent movement due to water current, long delay in data transmission, low bandwidth of the acoustic signal, high error rate and energy scarcity in battery powered nodes. Many routing protocols have been proposed to solve the aforementioned problems. There are three broad categories of routing protocols namely depth based, energy based and vector-based routing. Vector Based Forwarding protocols perform routing through virtual pipeline by defining their radius which give proper direction to packets communication. We proposed a routing protocol termed as Path-Oriented Energy Scaled Expanded Vector Based Forwarding (PESEVBF). PESEVBF takes into account all parameters; holding time, the source nodes packets routing path and void holes creation on the second hop; PESEVBF not only considers the packet upward advancement but also focus on density of the forwarded nodes in terms of number of potential forwarding and suppressed nodes for path selection. Node selection in resultant holding time is based on minimum Path Factor (PF) value. Moreover, the suppressed node will be selected for packet forwarding to avoid the void holes occurrences on the second hop. Performance of PESEVBF is compared with other routing protocols using matrices such as energy consumption, packet delivery ratio, packets dropping ratio and duplicate packets creation indicating considerable performance improvement.
Park, Daegil;Kwak, Kyungmin;Jung, Jaehoon;Kim, Jinhyun;Chung, Wan Kyun
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.31
no.2
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pp.170-176
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2017
In this paper, we propose an underwater localization scheme through the fusion of an inertial navigation system (INS) and the received signal strength (RSS) of electromagnetic (EM) wave sensors to guarantee precise localization performance with high sampling rates. In this localization scheme, the INS predicts the pose of the unmanned underwater vehicle (UUV) by dead reckoning at every step, and the RF sensors corrects the UUV position functions using the Earth-fixed reference when the UUV is located in underwater wireless sensor networks (UWSN). The localization scheme and state modeling were conducted in the extended Kalman filter framework, and UUV localization experiments were conducted in a basin environment. The scheme achieved reliable localization accuracy during long-term navigation, demonstrating the feasibility of exploiting EM wave attenuation as Earth-fixed reference sensors.
Kim, Ji-Eon;Yun, Nam-Yeol;Kim, Yung-Pyo;Shin, Soo-Young;Park, Soo-Hyun;Jeon, Jun-Ho;Park, Sung-Joon;Kim, Sang-Kyung;Kim, Chang-Hwa
Journal of the Korea Society for Simulation
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v.20
no.4
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pp.157-166
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2011
As underwater environment monitoring system's interest has increased, the research is proceeding about underwater acoustic sensor network. Underwater sensor network can be applicable to many fields, such as underwater environment monitoring, underwater resource exploration, oceanic data collection, military purposes, etc. It is essential to define the PHY-MAC protocol for revitalization of the underwater acoustic sensor network which is available utilization in a variety of fields. However, underwater acoustic sensor network has to implement by consideration of underwater environmental characteristics, such as limited bandwidth, multi-path, fading, long propagation delay caused by low acoustic speed. In this paper, we define frequency of adjusted PHY protocol, network topology, MAC protocol, PHY-MAC interface, data frame format by consideration of underwater environmental characteristics. We also present system configuration of our implementation and evaluate performance based on our implementation with test in real underwater field.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.39C
no.2
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pp.199-208
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2014
Code division multiple access (CDMA) is one of the promising medium access control (MAC) schemes for underwater acoustic sensor networks because of its robustness against frequency-selective fading and high frequency-reuse efficiency. As a way of performance evaluation, sea or lake experiment has been employed along with computer simulation.. In this study, we design the underwater CDMA forward-link transceiver and evaluate the feasibility aginst harsh underwater acoustic channel in water-tank first. Then, based on the water-tank experiment results, we improved the transceiver and showed the improvements in a lake experiment. A pseudo random noise code acquisition process is added for phase error correction before decoding the user data by means of a Walsh code in the receiver. Interleaving and convolutional channel coding scheme are also used for performance improvement. Experimental results show that the multiplexed data is recovered by means of demultiplexing at receivers with error-free in case of two users while with less than 15% bit error rate in case of three and four users.
CDMA (Code Division Multiple Access) is promising medium access control schemes for underwater acoustic sensor networks because of its robustness against frequency-selective fading and high frequency-reuse efficiency. In this paper, we design diversity schemes of underwater CDMA transceiver for the forward and reverse links. User data are multiplexed by Walsh code and a pseudo random noise code acquisition process is added for phase error correction before decoding the user data at the receiver. Then, the diversity reception using equal gain combining and maximal ratio combining is performed in order to minimize performance degradation caused by rich multipath fading of underwater acoustic channel. We evaluated the performance of diversity transceiver through lake experiment, which was performed at Lake Kyungcheon, Mungyeong city using two transmitters and two receivers placed 460 m apart at an average depth of 40 m. The lake experiment results show that user data are recovered with error-free in both of the forward and reverse links.
In this study, 3-D underwater object restoration using ultrasonic transducer fabricated with PZT-Polymer 1-3 type composite are presented. Using the acquired underwater object data 16${\times}$16 pixels. Modified SCL neural networks using the 16${\times}$16 low resolution image was used for underwater object restoration of 32${\times}$32 high resolution Image.
The underwater system autonomously is navigated by using the wireless communication system, which receives the control signal from surface ship. The study proposes the new media access control protocol for underwater vehicles network in the view of communication distance and as CSMA(Carrier Sense Multiple Access) for the existing networks is intended to communication network using the high speed media such as electric signal or microwave signal, and thus it may introduce the reduction in throughput when applying the protocols to underwater communication network.
In this study, 3-D underwater object restoration using ultrasonic sensor fabricated with porous PZT-Polymer 3-3 type composite are presented Using the acquired underwater object data $16{\times}16$ pixels, Modified SCL neural networks using the $16{\times}16$ low resolution image was used for underwater object restoration of $32{\times}32$ high resolution image.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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