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.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.2
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pp.271-287
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2013
We propose a new multipath-based reliable routing protocol on MANETs, Multipath-based Reliable routing protocol with Fast-Recovery of failures (MRFR). For reliable message transmission, MRFR tries to find the most reliable path between a source and a destination considering the end-to-end packet reception reliability of the routes. The established path consists of a primary path that is used to transmit messages, and the secondary paths that are used to recover the path when detecting failures on the primary path. After establishing the path, the source transmits messages through the primary path. If a node detects a link failure during message transmission, it can recover the path locally by switching from the primary to the secondary path. By allowing the intermediate nodes to locally recover the route failure, the proposed protocol can handle the dynamic topological change of the MANETs efficiently. The simulation result using the QualNet simulator shows that the MRFR protocol performs better than other protocols in terms of the end-to-end message delivery ratio and fault-tolerance capability.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.12
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pp.3081-3099
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2012
We propose a new multipath-based reliable routing protocol on MANETs, Multipath-based Reliable routing protocol with Fast-Recovery of failures (MRFR). For reliable message transmission, MRFR tries to find the most reliable path between a source and a destination considering the end-to-end packet reception reliability of the routes. The established path consists of a primary path that is used to transmit messages, and the secondary paths that are used to recover the path when detecting failures on the primary path. After establishing the path, the source transmits messages through the primary path. If a node detects a link failure during message transmission, it can recover the path locally by switching from the primary to the secondary path. By allowing the intermediate nodes to locally recover the route failure, the proposed protocol can handle the dynamic topological change of the MANETs efficiently. The simulation result using the QualNet simulator shows that the MRFR protocol performs better than other protocols in terms of the end-to-end message delivery ratio and fault-tolerance capability.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.5
no.4
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pp.243-253
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2010
Multihop data delivery in vehicular ad hoc networks (VANETs) suffers from the fact that vehicles are highly mobile and inter-vehicle links are frequently disconnected. In such networks, for efficient multihop routing of road safety information (e.g. road accident and emergency message) to the area of interest, reliable communication and fast delivery with minimum delay are mandatory. In this paper, we propose a multihop vehicle-to-infrastructure routing protocol named Vertex-Based Predictive Greedy Routing (VPGR), which predicts a sequence of valid vertices (or junctions) from a source vehicle to fixed infrastructure (or a roadside unit) in the area of interest and, then, forwards data to the fixed infrastructure through the sequence of vertices in urban environments. The well known predictive directional greedy routing mechanism is used for data forwarding phase in VPGR. The proposed VPGR leverages the geographic position, velocity, direction and acceleration of vehicles for both the calculation of a sequence of valid vertices and the predictive directional greedy routing. Simulation results show significant performance improvement compared to conventional routing protocols in terms of packet delivery ratio, end-to-end delay and routing overhead.
The routing protocols designed for wired networks can hardly be used for mobile ad-hoc networks due to limited bandwidth of wireless transmission and unpredictable topological change. Recently, several routing protocols for mobile ad-hoc networks have been proposed. However, when these protocols are applied to support real time services like multimedia transmission, they still have problems in ad-hoe networks, where the topology changes drastically. In this paper, we propose a new route selection algorithm which selects the most reliable rouse that is impervious to route failures by topological changes by mobile hosts. For reliable route selection, the concept of virtual zone (stable lone and caution zone) is proposed. The lone is located in a mobile node's transmission range and determined by mobile node's mobility information received by Global Positioning System (GPS). The proposed algorithm is applied to the route discovery procedure of the existing on-demand routing protocol, AODV, and evaluated by simulation in various traffic conditions and mobility patterns.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.19
no.2
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pp.107-114
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2024
Mobile ad hoc networks represent self-configuring networks of mobile devices that communicate without relying on a fixed infrastructure. However, traditional routing protocols in such networks encounter challenges in selecting efficient and reliable routes due to dynamic nature of these networks caused by unpredictable mobility of nodes. This often results in a failure to meet the low-delay and low-energy consumption requirements crucial for such networks. In order to overcome such challenges, our paper introduces a novel multi-objective and adaptive routing scheme based on the Q-learning reinforcement learning algorithm. The proposed routing scheme dynamically adjusts itself based on measured network states, such as traffic congestion and mobility. The proposed approach utilizes Q-learning to select routes in a decentralized manner, considering factors like energy consumption, load balancing, and the selection of stable links. We present a formulation of the multi-objective optimization problem and discuss adaptive adjustments of the Q-learning parameters to handle the dynamic nature of the network. To speed up the learning process, our scheme incorporates informative shaped rewards, providing additional guidance to the learning agents for better solutions. Implemented on the widely-used AODV routing protocol, our proposed approaches demonstrate better performance in terms of energy efficiency and improved message delivery delay, even in highly dynamic network environments, when compared to the traditional AODV. These findings show the potential of leveraging reinforcement learning for efficient routing in ad hoc networks, making the way for future advancements in the field of mobile ad hoc networking.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.16
no.7
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pp.1541-1548
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2012
This paper proposes a new multipath-based routing protocol on MANETs with Fast-Recovery of failures. The proposed protocol establishes the primary and secondary paths between a source and a destination considering the end-to-end packet reception reliability of routes. The primary path is used to transmit messages, and the secondary path is used to recover the path when detecting failures on the primary path. If a node detects a link failure during message transmission, it can recover the path locally by switching from the primary to the secondary path. By allowing the intermediate nodes to recover locally the route failure, the proposed protocol can reduce the number of packet loss and the amount of control packets for setting up new paths. The simulation result using QualNet simulator shows that the proposed protocol was about 10-20% higher than other protocols in terms of end-to-end message delivery ratio and the fault recovery time in case of link fault was about 3 times faster than the other protocols.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.47
no.4
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pp.43-50
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2010
Vehicle-to-Vehicle (V2V) is a special type of vehicle ad-hoc network (VANET), and known as a solution to provide communication among vehicles and reduce vehicle accidents. Geographical routing protocols as Greedy Perimeter Sateless Routing (GPSR) are very suitable for the V2V communication due to special characters of highway and device for vehicles. However, the GPSR has problem that appears local maximum by some stale neighbor nodes in the greedy mode of the GPSR. It can lose transmission data in recovery mode, even if the problem is can be solved by the recovery mode of the GPSR. We therefore propose a Greedy Perimeter Reliable Routing (GPRR), can provide more reliable data transmission, to resolve the GPSR problem in the V2V environment. Simulation results using ns-2 shown that the GPRR reveals much better performance than the GPSR by remarkably reducing the local maximum rate in the greedy mode.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.9
no.2
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pp.244-250
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2011
Gossip is a well-known protocol which was proposed to implement broadcast service with a high reliability in an arbitrarily connected network of sensor nodes. The probabilistic techniques employed in gossip have been used to address many challenges which are caused by flooding in wireless sensor networks (WSNs). However, very little work has yet been done on real-time wireless sensor networks which require not only highly reliable packets reception but also strict time constraint of each packet. Moreover, the unique energy constraining feature of sensor makes existing solutions unsuitable. Combined with unreliable links, redundant messages overhead in real-time wireless sensor networks is a new challenging issue. In this paper, we introduce a Reliable Gossip Zone, a novel fine-tailored mechanism for real-time wireless sensor networks with unreliable wireless links and low packet redundancy. The key idea is the proposed forwarding probability algorithm, which makes forwarding decisions after the realtime flooding zone is set. Evaluation shows that as an oracle broadcast service design, our mechanism achieves significantly less message overhead than traditional flooding and gossip protocols.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.31
no.3A
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pp.221-231
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2006
TCP is needed as a transport protocol to provide reliable end-to-end message delivery for MANETs in order to achieve a smooth integration with the fixed Internet. Particularly, TCP has its variants, namely TCP-Reno and TCP-Vegas. However, there has been no research work on extensive performance comparison of TCP-Reno and TCP-Vegas over AODV and OLSR. This paper is the first trial to perform the research by using ns-2 simulator. Through the extensive simulations, we found that which to select among routing protocols is more important than which to select among TCP variants, because the performance difference between TCP-Reno and TCP-Vegas over uy selected routing protocol is not so much outstanding. Particularly, TCP-Vegas relies on an accurate BaseRTT estimation in order to decide the sending rate of a TCP Sender. However, it cannot be directly applied to MANET because a route change makes the Base an used over a Previous Path obsolete. Therefore, we propose a technique for improving the performance of TCP-Vegas by considering the route change, and show the performance improvement through simulation study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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