The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.18
no.1
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pp.47-58
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2018
The heterogeneous cellular network (HCN) is most significant as a key technology for future fifth generation (5G) wireless networks. The heterogeneous network considered consists of randomly macrocell base stations (MBSs) overlaid with femtocell base stations (BSs). The stochastic geometry has been shown to be a very powerful tool to model, analyze, and design networks with random topologies such as wireless ad hoc, sensor networks, and multi- tier cellular networks. The HCNs can be energy-efficiently designed by deploying various BSs belonging to different networks, which has drawn significant attention to one of the technologies for future 5G wireless networks. In this paper, we propose switching off/on systems enabling the BSs in the cellular networks to efficiently consume the power by introducing active/sleep modes, which is able to reduce the interference and power consumption in the MBSs and FBSs on an individual basis as well as improve the energy efficiency of the cellular networks. We formulate the minimization of the power onsumption for the MBSs and FBSs as well as an optimization problem to maximize the energy efficiency subject to throughput outage constraints, which can be solved the Karush Kuhn Tucker (KKT) conditions according to the femto tier BS density. We also formulate and compare the coverage probability and the energy efficiency in HCNs scenarios with and without coordinated multi-point (CoMP) to avoid coverage holes.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.11
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pp.4203-4223
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2021
Accelerated by the Internet of Things (IoT), the need for further technical innovations and developments within wireless communications beyond the fifth generation (B5G) networks is up-and-coming in the past few years. High altitude platform station (HAPS) communication is expected to achieve such high levels that, with high data transfer rates and low latency, millions of devices and applications can work seamlessly. The HAPS has emerged as an indispensable component of next-generations of wireless networks, which will therefore play an important role in promoting massive IoT interconnectivity with 6G. The performance of communication and key technology mainly depend on the characteristic of channel, thus we propose an efficient Markov chain based channel model, then analyze the HAPS communication system's uplink capability and swing effect through experiments. According to the simulation results, the efficacy of the proposed scheme is proven to meet the requirements of ubiquitous connectivity in future IoT enabled by 6G.
In this paper, a wireless powered communication network (WPCN) consisting of a hybrid access point (H-AP) and multiple user equipment (UE), all of which operate in full-duplex (FD), is described. We first propose a transceiver structure that enables FD operation of each UE to simultaneously receive energy in the downlink (DL) and transmit information in the uplink (UL). We then provide an energy usage model in the proposed UE transceiver that accounts for the energy leakage from the transmit chain to the receive chain. It is shown that the throughput of an FD WPCN using the proposed FD UE (FD-WPCN-FD) can be maximized by optimal allocation of the UL transmission time to the UE by solving a convex optimization problem. Simulation results reveal that the use of the proposed FD UE efficiently improves the throughput of a WPCN with a practical self-interference cancellation capability at the H-AP. Compared to the WPCN with FD H-AP and half-duplex (HD) UE, FD-WPCN-FD achieved an 18% throughput gain. In addition, the throughput of FD-WPCN-FD was shown to be 25% greater than that of WPCN in which an H-AP and UE operated in HD.
Cooperative communications using relays in wireless networks have similar effects of multiple-input and multiple-output without the need of multiple antennas at each node. To implement cooperation into a system, efficient protocols are desired. In IEEE 802.11 families such as a/b/g, mobile stations can automatically adjust transmission rates according to channel conditions. However throughput performance degradation is observed by low-rate stations in multi-rate circumstances resulting in so-called performance anomaly. In this paper, we propose active relay-based cooperative medium access control (AR-CMAC) protocol, in which active relays desiring to transmit their own data for cooperation participate in relaying, and it is designed to increase throughput as a solution to performance anomaly. We have analyzed the performance of the simplified AR-CMAC using an embedded Markov chain model to demonstrate the gain of AR-CMAC and to verify it with our simulations. Simulations in an infrastructure network with an IEEE 802.11b/g access point show noticeable improvement than the legacy schemes.
Mobile cellular networks are becoming increasingly complex to manage while classical deployment/optimization techniques and current solutions (i.e., cell densification, acquiring more spectrum, etc.) are cost-ineffective and thus seen as stopgaps. This calls for development of novel approaches that leverage recent advances in storage/memory, context-awareness, edge/cloud computing, and falls into framework of big data. However, the big data by itself is yet another complex phenomena to handle and comes with its notorious 4V: Velocity, voracity, volume, and variety. In this work, we address these issues in optimization of 5G wireless networks via the notion of proactive caching at the base stations. In particular, we investigate the gains of proactive caching in terms of backhaul offloadings and request satisfactions, while tackling the large-amount of available data for content popularity estimation. In order to estimate the content popularity, we first collect users' mobile traffic data from a Turkish telecom operator from several base stations in hours of time interval. Then, an analysis is carried out locally on a big data platformand the gains of proactive caching at the base stations are investigated via numerical simulations. It turns out that several gains are possible depending on the level of available information and storage size. For instance, with 10% of content ratings and 15.4Gbyte of storage size (87%of total catalog size), proactive caching achieves 100% of request satisfaction and offloads 98% of the backhaul when considering 16 base stations.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.6
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pp.2680-2696
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2018
The collaborative content caching system is an effective solution developed in recent years to reduce transmission delay and network traffic. In order to decrease the service end-to-end transmission delay for future 5G ultra-dense networks (UDN), this paper proposes a novel service migration method that can guarantee the continuity of service and simultaneously reduce the traffic flow in the network. In this paper, we propose a service migration optimization model that minimizes the cumulative transmission delay within the constraints of quality of service (QoS) guarantee and network condition. Subsequently, we propose an improved firefly algorithm to solve this optimization problem. Simulation results show that compared to traditional collaborative content caching schemes, the proposed algorithm can significantly decrease transmission delay and network traffic flow.
Choi, Taesang;Kim, TaeYeon;Tavernier, Wouter;Korvala, Aki;Pajunpaa, Jussi
ETRI Journal
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v.40
no.1
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pp.72-88
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2018
In the fifth generation (5G) era, the radio internet protocol capacity is expected to reach 20 Gb/s per sector, and ultralarge content traffic will travel across a faster wireless/wireline access network and packet core network. Moreover, the massive and mission-critical Internet of Things is the main differentiator of 5G services. These types of real-time and large-bandwidth-consuming services require a radio latency of less than 1 ms and an end-to-end latency of less than a few milliseconds. By distributing 5G core nodes closer to cell sites, the backhaul traffic volume and latency can be significantly reduced by having mobile devices download content immediately from a closer content server. In this paper, we propose a novel solution based on software-defined network and network function virtualization technologies in order to achieve agile management of 5G core network functionalities with a proof-of-concept implementation targeted for the PyeongChang Winter Olympics and describe the results of interoperability testing experiences between two core networks.
Marcus Vinicius G. Ferreira;Flavio H. T. Vieira;Alisson A. Cardoso
ETRI Journal
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v.45
no.1
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pp.45-59
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2023
In this paper, to optimize the average delay and power allocation (PA) for system users, we propose a resource scheduling scheme for wireless networks based on Cyclic Prefix Orthogonal Frequency Division Multiplexing (CP-OFDM) according to the first fifth-generation standards. For delay minimization, we solve a throughput maximization problem that considers CPOFDM systems with carrier aggregation (CA). Regarding PA, we consider an approach that involves maximizing goodput using an effective signal-to-noise ratio. An algorithm for jointly solving delay minimization through computation of required user rates and optimizing the power allocated to users is proposed to compose the resource allocation approach. In wireless network simulations, we consider a scenario with the following capabilities: CA, 256-Quadrature Amplitude Modulation, millimeter waves above 6 GHz, and a radio frame structure with 120 KHz spacing between the subcarriers. The performance of the proposed resource allocation algorithm is evaluated and compared with those of other algorithms from the literature using computational simulations in terms of various Quality of Service parameters, such as the throughput, delay, fairness index, and loss rate.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.4
no.1
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pp.5-24
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2010
Data fusion is an attractive technology because it allows various trade-offs related to performance metrics, e.g., energy, latency, accuracy, fault-tolerance and security in wireless sensor networks (WSNs). Under a complicated environment, each sensor node must be equipped with more than one type of sensor module to monitor multi-targets, so that the complexity for the fusion process is increased due to the existence of various physical attributes. In this paper, we first investigate the process and performance of multi-attribute fusion in data gathering of WSNs, and then propose a self-adaptive threshold method to balance the different change rates of each attributive data. Furthermore, we present a method to measure the energy-conservation efficiency of multi-attribute fusion. Based on our proposed methods, we design a novel energy equilibrium routing method for WSNs, viz., multi-attribute fusion tree (MAFT). Simulation results demonstrate that MAFT achieves very good performance in terms of the network lifetime.
International Journal of Advanced Culture Technology
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v.12
no.2
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pp.30-35
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2024
With the recent commercialization of the 5th generation mobile communication technology (5G), interest is focused on full-fledged wireless communication service products in related industries that apply the technology. In this paper, "the problems of the cloud-based video game streaming service market, which has been stagnant for a long time due to the existing 4G-based transmission delay, processing delay, and price issues, and the problems of 5G mobile communication, which began commercialization in 2019." We contains information about what type of positive changes a cloud-based video game streaming service incorporating technology will bring.
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