Since real-time multimedia applications requiring duality-of-service guarantees are spreading over mobile and wireless networks, energy efficiency in wireless channels is becoming more important. Energy consumption in the channels can be reduced with decreasing the rate of scheduler's outgoing link by means of Dynamic Modulation Scaling (DMS). This paper proposes a fair queuing algorithm, termed Rate Efficient Fair Queuing (REFQ), in order to reduce the outgoing link's rate, which is based on the Latency-Optimized Fair Queuing algorithm developed to enhance Weighted Fair Queuing (WFQ). The performance evaluation result shows that REFQ does decrease the link rate by up to 35% in comparison with that in WFQ, which results in reducing the energy consumption by up to 90% when applied to the DMS based radio modem.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.19
no.6
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pp.49-59
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2014
Recently, wireless sensor networks(WSNs) are widely used for intrusion detection and ecology, environment, atmosphere, industry, traffic, fire monitoring. In this paper, an energy efficient clustering algorithm is proposed. The proposed algorithm forms clusters uniformly by selecting cluster head that optimally located based on receiving power. Besides, proposed algorithm can induce uniform energy consumption regardless of location of nodes by multi-hop transmission and MST formation with limited maximum depth. Through the above, proposed algorithm elongates network life time, reduces energy consumption of nodes and induces fair energy consumption compared to conventional LEACH and HEED. The results of simulation show that the proposed clustering algorithm elongates network life time through fair energy consumption.
A convergecast is a popular routing scheme in wireless sensor networks (WSNs) in which every sensor node periodically forwards measured data along configured routing paths to a base station (BS). Prolonging lifetimes in energy-limited WSNs is an important issue because the lifetime of a WSN influences on its quality and price. Low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) was the first attempt at solving this lifetime problem in convergecast WSNs, and it was followed by other solutions including power efficient gathering in sensor information systems (PEGASIS) and power efficient data gathering and aggregation protocol (PEDAP). Our solution-chain routing with even energy consumption (CREEC)-solves this problem by achieving longer average lifetimes using two strategies: i) Maximizing the fairness of energy distribution at every sensor node and ii) running a feedback mechanism that utilizes a preliminary simulation of energy consumption to save energy for depleted Sensor nodes. Simulation results confirm that CREEC outperforms all previous solutions such as LEACH, PEGASIS, PEDAP, and PEDAP-power aware (PA) with respect to the first node death and the average lifetime. CREEC performs very well at all WSN sizes, BS distances and battery capacities with an increased convergecast delay.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.13
no.5
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pp.995-1002
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2018
A Contention Access Period(: CAP) with high contention in priority-based MAC protocols can result in higher number of collisions and retransmissions. High-Priority traffic dominates low-priority traffic during CAP depleting low-priority traffic, adversely affecting WBAN throughput, delay, and energy consumption. This paper proposes a Emergency data-First-Priority MAC(: EFP-MAC) superframe structure that is able to reduce contention in the CAP period, and provides a fair chance for low-priority traffic. As a result, the proposed Emergency data-First Priority MAC(; EFP-MAC) The Simulation results show that the proposed MAC achieves lower energy consumption, higher throughput and low latency than the IEEE 802.15.4 standard.
Kim, Nam-Hun;Park, Tae-Rim;Kwon, Wook-Hyun;Kim, Jeong-Jun;Kim, Yong-Ho;Sin, Yeong-Hui
한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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2005.08a
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pp.349-357
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2005
In this paper, a new clustering algorithm using the Guaranteed Minimum Coverage (GMC) is proposed. In the new protocol, an appropriate distribution of clusterheads is accomplished by guaranteeing a stochastic coverage at each clusterhead(CH)s. Using this protocol, the communication cost from clusterheads to their member nodes and the load variance in each clusterheads are reduced. Therefore, the network lifetime can be extended and the fair energy consumption for all CHs can be achieved
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.4
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pp.1866-1888
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2017
Efficient energy consumption in WSN is one of the key design issues for improving network stability period. In this paper, we propose a new Heterogeneity-aware Energy-efficient Clustering (HEC) technique which considers two types of heterogeneity - network lifetime and of sensor nodes. Selection of cluster head nodes is done based on the three network lifetime phases: only advanced nodes are allowed to become cluster heads in the initial phase; in the second active phase all nodes are allowed to participate in cluster head selection process with equal probability, and in the last dying out phase, clustering is relaxed by allowing direct transmission. Simulation-based performance analysis of the proposed technique as compared to other relevant techniques shows that HEC achieves longer stable region, improved throughput, and better energy dissipation owing to judicious consumption of additional energy of advanced nodes. On an average, the improvement observed for stability period over LEACH, SEP, FAIR and HEC- with SEP protocols is around 65%, 30%, 15% and 17% respectively. Further, the scalability of proposed technique is tested by varying the field size and number of sensing nodes. The results obtained are found to be quite optimistic. The impact of energy heterogeneity has also been assessed and it is found to improve the stability period though only upto a certain extent.
Rahman, Md. Obaidur;Monowar, Muhammad Mostafa;Cho, Jin Woong;Lee, Jang Yeon;Hong, Choong Seon
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2009.11a
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pp.525-526
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2009
Due to the limitation of battery life time, energy is one of the most crucial issues for wireless sensor networks. Thus this paper proposes an energy efficient duty cycle scheme to conserve energy mostly. To handle the large varieties of data (i.e., both low and high traffic load) the proposed duty cycle scheme ensures a fair access period (FAP) and a prioritized access period (PAP). The idea presented in this paper able to reduce the collision probability and energy consumption. Finally simulation outputs have demonstrated the effectiveness of the proposed duty cycle task and showed a noticeable performance in terms of energy usage.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.12
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pp.3046-3060
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2012
Low power listening (LPL) MAC protocols based on duty-cycling mechanism have been studied extensively to achieve ultra low energy consumption in wireless sensor networks (WSNs). Especially, recent ACK-based LPL schemes such as X-MAC employ strobe preambles and an early ACK, and show fair performances in communications and energy efficiencies. However, the state-of-the-art ACK-based LPL scheme still suffers from collision problems due to the protocol incompleteness. These collision effects are not trivial and make WSNs unstable, aggravate energy consumptions. In this paper, we propose two novel schemes; (i) ${\tau}$-duration CCA to mitigate the collision problem in ACK-based LPL MAC protocols. (ii) Short Preamble Counter (SPC) to conserve more energy by reducing unnecessary overhearing. We demonstrate the performance improvement of our scheme via a mathematical analysis and real-time experiments. Both analysis and experimental results confirm that our proposed scheme saves energy by up to 36% compared to the naive ACK-based LPL MAC protocol thanks to ${\tau}$-duration CCA and SPC.
Kim N.H.;Park T.R.;Kwon W.H.;Chang B.S.;Kim Y.H.;Lee B.Y.
한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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2004.08a
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pp.382-385
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2004
In this paper, a new clustering algorithm using the Guaranteed Distance is proposed. In the new algorithm, the appropriate distribution of clusterheads is accomplished by guarantee the stochastic average distance between clusterhead (CH)s. Using this algorithm, the communication cost from clusterheads to their member nodes and the load variance in each clusterheads are reduced. Therefore, the network lifetime can be extended and the fair energy consumption for all nodes can be achieved.
Since wireless sensor networks consist of nodes with the constrained battery, energy efficient MAC operation is one of the important issues. Low duty cycle operation is critical to conserve energy in wireless sensor network MAC protocol. Some paper proposed a new approach to low power listening, which employs a short preamble to further reduce energy consumption and to reduce latency. But short preamble suffers from unfair channel access problem since there was no consideration for contention between transmission nodes. Preamble counting proposes a solution to each of these problems by employing node selection information. Simulation results show that the preamble counting provides an improved energy efficiency and fairness of packet delivery.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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