We propose a new distributed QoS routing scheme called pre-computation based selective probing (PCSP). The PCSP scheme is designed to provide an exact solution to the constrained optimization problem with moderate overhead, considering the practical environment where the state information available for the routing decision is not exact. It does not limit the number of probe messages, instead, employs a qualitative (or conditional) selective probing approach. It considers both the cost and QoS metrics of the least-cost and the best-QoS paths to calculate the end-to-end cost of the found feasible paths and find QoS-satisfying least-cost paths. It defines strict probing condition that excludes not only the non-feasible paths but also the non-optimal paths. It additionally pre-computes the QoS variation taking into account the impreciseness of the state information and applies two modified QoS-satisfying conditions to the selection rules. This strict probing condition and carefully designed probing approaches enable to strictly limit the set of neighbor nodes involved in the probing process, thereby reducing the message overhead without sacrificing the optimal properties. However, the PCSP scheme may suffer from high message overhead due to its conservative search process in the worst case. In order to bound such message overhead, we extend the PCSP algorithm by applying additional quantitative heuristics. Computer simulations reveal that the PCSP scheme reduces message overhead and possesses ideal success ratio with guaranteed optimal search. In addition, the quantitative extensions of the PCSP scheme turn out to bound the worst-case message overhead with slight performance degradation.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.2
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pp.190-197
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2011
In industrial distributed control systems, sensors collect data from the physical environment periodically and transmit them to the actuators, which process the control operations based on the received data. For the effective operation of the control systems, the data transmitted by the sensors has to be delivered to the actuators reliably within the deadline, and if the message reception rate of the actuators becomes lower than a threshold, then the performance of the control systems drops greatly. This paper suggests a message routing protocol to transmit periodic messages reliably in a distributed control system based on wireless sensor networks. For reliable message transmission, the proposed protocol selects a routing path whose end-to-end message reception rate is the highest before transmitting data messages. The proposed protocol has the capability of maintaining a target message reception rate for each flow. To maintain the required target reception rate, each destination monitors the actual message reception rate periodically and transmits a feedback message to the source if it drops below the target reception rate. On receiving the feedback message, the source tries to find a new path which can satisfy the target rate. The performance of the proposed protocol has been evaluated using simulation and compared with other protocols in terms of the message reception rate, the message delay and delay jitter, and so on. The simulation results show that the proposed protocol has a higher message reception rate and comparable message delay and delay jitter to other protocols. The simulation results also show that the proposed protocol has an ability to adapt well to the dynamic network traffic change.
Mobile nodes in high mobility ad hoc networks might come together in specific areas. In non-uniformly distributed networks, traffic load can be concentrated to intermediate nodes between dense clusters, and networks performance can be degraded. In this paper, we proposed a cluster based routing protocol that heavy traffic nodes adaptively react according to traffic load. The simulation result shows that the proposed protocol reduce packet loss and end-to-end delay.
In this paper, an analytical framework is proposed for the optimization of network performance through joint congestion control, channel allocation, rate allocation, power control, scheduling, and routing with the consideration of fairness in multi-channel wireless multihop networks. More specifically, the framework models the network by a generalized network utility maximization (NUM) problem under an elastic link data rate and power constraints. Using the dual decomposition technique, the NUM problem is decomposed into four subproblems - flow control; next-hop routing; rate allocation and scheduling; power control; and channel allocation - and finally solved by a low-complexity distributed method. Simulation results show that the proposed distributed algorithm significantly improves the network throughput and energy efficiency compared with previous algorithms.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.7
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pp.3369-3385
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2019
There are various research challenges in vehicular ad hoc networks (VANETs) that need to be focused until an extensive deployment of it becomes conceivable. Design and development of a scalable routing algorithm for VANETs is one of the critical issue due to frequent path disruptions caused by the vehicle's mobility. This study aims to provide a novel road-aware routing protocol for vehicular networks named as Two-level hierarchical Hybrid Road-Aware (THERA) routing for vehicular ad hoc networks. The proposed protocol is designed explicitly for inter-vehicle communication. In THERA, roads are distributed into non-overlapping road segments to reduce the routing overhead. Unlike other protocols, discovery process does not flood the network with packet broadcasts. Instead, THERA uses the concept of Gateway Vehicles (GV) for the discovery process. In addition, a route between source and destination is flexible to changing topology, as THERA only requires road segment ID and destination ID for the communication. Furthermore, Road-Aware routing reduces the traffic congestion, bypasses the single point of failure, and facilitates the network management. Finally yet importantly, this paper also proposes a probabilistical model to estimate a path duration for each road segment using the highway mobility model. The flexibility of the proposed protocol is evaluated by performing extensive simulations in NS3. We have used SUMO simulator to generate real time vehicular traffic on the roads of Gangnam, South Korea. Comparative analysis of the results confirm that routing overhead for maintaining the network topology is smaller than few previously proposed routing algorithms.
Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society
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v.35
no.2
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pp.53-69
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2010
This paper proposes an ant-based routing algorithm, Ant System-Routing in wireless Senor Networks(AS-RSN), for wireless sensor networks. Using a transition rule in Ant System, sensors can spread data traffic over the whole network to achieve energy balance, and consequently, maximize the lifetime of sensor networks. The transition rule advances one of the original Ant System by re-defining link cost which is a metric devised to consider energy-sufficiency as well as energy-efficiency. This metric gives rise to the design of the AS-RSN algorithm devised to balance the data traffic of sensor networks in a decentralized manner and consequently prolong the lifetime of the networks. Therefore, AS-RSN is scalable in the number of sensors and also robust to the variations in the dynamics of event generation. We demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm by comparing three existing routing algorithms: Direct Communication Approach, Minimum Transmission Energy, and Self-Organized Routing and find that energy balance should be considered to extend lifetime of sensor network and increase robustness of sensor network for diverse event generation patterns.
Multicast routing algorithms designed for wireline networks are not suitable for wireless environments since they cannot efficiently exploit the inherent characteristics of wireless networks such as the broadcast advantage. There are many routing protocols trying to use these advantages to decrease the number of required transmissions or increase the reception probability of data (e.g., opportunistic routing).Reducing the number of transmissions in a multicast tree directly decreases the bandwidth consumption and interference and increases the overall throughput of the network. In this paper, we introduce a distributed multicast routing protocol for wireless mesh networks called NCast which take into account the data delivery delay and path length when constructing the tree. Furthermore, it effectively uses wireless broadcast advantage to decrease the number of forwarding nodes dynamically when a new receiver joins the tree.Our simulation results show that NCast improves network throughput, data delivery ratio and data delivery delay in comparison with on demand multicast routing protocol. It is also comparable with multichannel multicast even though it does not use channeling technique which eliminates the interference inherently.
The WK-recursive network proposed by Vecchia and Sanges[1] is widely used in the design and implementation of local area networks and parallel processing architectures. It provides a high degree of regularity and scalability, which conform well to a design and realization of distributed systems involving a large number of computing elements. In this paper, the routing of a message is investigated on the WK-recursive network, which is key to the performance of this network. We present an efficient shortest path algorithm on the WK-recursive network, which is simpler than Chen and Duh[2] in terms of design complexity.
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2010.11a
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pp.101-106
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2010
As a part of preparing the sniffing attack, this routing method presented in this thesis decreases the risk rates of the leaking of information through separating valid data and transmitting by a multi-path. then data is transmitted from start node to destination node on distributed sensor network. The level of reduction in leaking of information by the sniffing attack is proved by experimental result thich compare the case described above with the case of transmitting whole data with the single path by simulation, and the algorithm for choosing the routing path is showed by proof of the theorem.
Proceedings of the Korea Inteligent Information System Society Conference
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2001.01a
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pp.50-58
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2001
Modern day networks are increasingly moving towards peer to peer architecture where routing tasks will not be limited to some dedicated routers, but instead all computers in a network will take part in some routing task. Since there are no specialized routers, each node performs some routing tasks and information passes from one neighbouring node to another, not in the form of dumb data, but as intelligent virtual agents or active code that performs some tasks by executing at intermediate nodes in its itinerary. The mobile agents can run, and they are free to d other tasks as the agent will take care of the routing tasks. The mobile agents because of their inherent 'intelligence'are better able to execute complex routing tasks and handle unexpected situations as compared to traditional routing techniques. In a modern day dynamic network users get connected frequently, change neighbours and disconnect at a rapid pace. There can be unexpected link failure as well. The mobile agent based routing system should be able to react to these situations in a fact and efficient manner so that information regarding change in topology propagates quickly and at the same time the network should not get burdened with traffic. We intend to build such a system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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