Ad hoc MAC protocols using directional antennas can be used to improve the network capacity by improving spatial reuse. But, the directional MAC protocols have the problem of deafness and have a poor throughput performance. The dual-channel DMAC protocol has been proposed to mitigate deafness and improve spatial reuse. In this paper, we propose a dual-channel DMAC protocol using the omnidirectional antenna for an out-of-band tone and directional antennas for control/data channels. In the proposed MAC protocol, an omnidirectional out-of-band tone mitigates deafness and directional antennas used in control/data channels improve spatial reuse and reduce interference packets. The throughput performance of the proposed MAC protocol is confirmed by computer simulations using Qualnet ver. 3.8 simulator.
DMAC is an energy efficiency and low latency protocol designed for data gathering tree structures. However, it causes the funneling effect which is many-to-one traffic patterns in tree structures, consequently, results in packet collisions, losses, and energy consumptions in low depth nodes. In this paper, we present an energy efficient MAC protocol with fairness-based scheduling to avoid the funneling effect of DMAC protocol. By using traffic information from children nodes, our protocol dynamically adjusts duty cycles of last-depth nodes to mitigate overloaded packets in the vicinity of the sink node. Therefore, we expect our protocol to save more energy and achieve better packet delivery ratio, compared to DMAC protocol.
In this paper, we describe implemented DMAC (Direct Memory Access Controller) architecture on Altera's $Excalibur^{TM}$ that includes industry-standard $ARM922T^{TM}$ 32-bit RISC processor core operating at 200 MHz. We implemented DMAC based on AMBA (Advanced Micro-controller Bus Architecture) AHB (Advanced Micro-performance Bus) interface. Implemented DMAC has 8-channel and can extend supportable channel count according to user application. We used round-robin method for priority selection. Implemented DMAC supports data transfer between Memory-to-Memory, Memory-to-Peripheral and Peripheral-to-Memory. The max transfer count is 1024 per a time and it can support byte, half-word and word transfer according to AHB protocol (HSIZE signals). We implemented with VHDL and functional verification using $ModelSim^{TM}$. Then, we synthesized using $LeonardoSpectrum^{TM}$ with Altera $Excalibur^{TM}$ library. We did FPGA P&R and targeting using $Quartus^{TM}$. We can use implemented DMAC module at any system that needs high speed and broad bandwidth data transfers.
The directional MAC (DMAC) protocol improves the spatial reuse, but directional packets on the control channel cause the deafness problem. In this paper, we propose a tone dual-channel DMAC protocol for mobile ad-hoc networks. In the proposed MAC protocol, the use of omnidirectional transmissions using an omnidirectional out-of-band tone solves the deafness problem and decrease packet collisions on the control channel. The use of an omnidirectional out-of-band tone also mitigates the hidden terminal problem. We use the negative CTS (NCTS) mechanism to solve the exposed terminal problem. The throughput performance of the proposed MAC protocol is confirmed by simulations using the Qualnet simulator.
Directional antennas are used to improve spatial reuse, but have the problem of deafness. The DUDMAC protocol uses the ORTS, OCTS, DDATA, and DACK mechanisms and a blocking algorithm for directional transmissions. In this paper, we propose a tone dual-channel directional MAC (Tone DUDMAC) protocol to improve spatial reuse. The Tone DUDMAC protocol uses the ORTS, DCTS, DDATA, and DACK mechanisms including the DDATA_tone and OCTS_tone. We use ORTS as that in DUDMAC because of location unawareness of neighbor's nodes. The DDATA_tone and OCTS_tone reduce a blocking area and improve spatial reuse. We confirm the throughput performance of the proposed MAC protocol by computer simulations using Qualnet ver.3.8 simulator.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.14
no.5
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pp.93-102
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2009
Environmental monitoring applications measure temporature, humidity, and pollution degrees of large areas periodically and are essential for ubiquitous society. In this paper, we propose a sensor network MAC protocol that is applicable to environmental monitoring applications. The proposing MAC protocol has scalability by constructing multiple groups of sensor nodes as in SMAC protocol. Differently from SMAC protocol, however, ours have hierarchical structure between adjacent groups. Data transmission schedules are efficient since lower groups are synchronized to higher groups. Thus. the end-to-end delays and energy consumption can be reduced due to sequential transmission schedules. But since the nodes within the same group are synchronized to themselves. they have good adaptability and scalability compared to existing hierarchical approaches such as DMAC. We show by simulations that the proposing MAC protocol is superior to SMAC for environmental monitoring applications.
Lee Keun-Ho;Han Sang-Bum;Suh Heyi-Sook;Lee Sang-Keun;Hwang Chong-Sun
Journal of KIISE:Information Networking
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v.33
no.4
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pp.310-323
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2006
In this paper, we describe a secure cluster-routing protocol based on a multi-layer scheme in ad hoc networks. We propose efficient protocols, Authentication based on Multi-layer Clustering for Ad hoc Networks (AMCAN), for detailed security threats against ad hoc routing protocols using the selection of the cluster head (CH) and control cluster head (CCH) using a modification of cluster-based routing ARCH and DMAC. This protocol provides scalability of Shadow Key using threshold authentication scheme in ad hoc networks. The proposed protocol comprises an end-to-end authentication protocol that relies on mutual trust between nodes in other clusters. This scheme takes advantage of Shadow Key using threshold authentication key configuration in large ad hoc networks. In experiments, we show security threats against multilayer routing scheme, thereby successfully including, establishment of secure channels, the detection of reply attacks, mutual end-to-end authentication, prevention of node identity fabrication, and the secure distribution of provisional session keys using threshold key configuration.
Ad hoc network is a wireless network without fixed base stations or any wired backbone infrastructure. In the DUDMAC protocol, ORTS and OCTS in control channel solve the problem of deafness and DDATA and DACK in data channel improve spatial reuse by using the efficient blocking algorithm for directional antennas. In this paper, we propose the PCDUDMAC (Power Controlled DUDMAC) protocols. In the PCDUDMAC protocol, the power control of DATA/DACK in data channel saves transmission power and improves spatial reuse. We confirm the throughput performance of the proposed MAC protocol by computer simulations using Qualnet ver.3.8 simulator.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.36
no.7B
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pp.827-833
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2011
Directional MAC protocols have drawn great attentions recently in super high speed wireless local/personal area networks due to their higher antenna gain, better spatial reuse, longer transmission range, and lower interference. Despite of these merits, directional MAC protocols suffer from deafness problem. The deafness problem occurs if a node does not answer an RTS frame addressed to it. To overcome this problem, directional MAC protocols have aimed at avoiding the deafness problem using multiple control frames or advance notice techniques or distinguishing deafness from collision. In this paper, we analyze the performance of these schemes in deafness environments with some scenarios. Through performance analysis, we compare the performance of these schemes through evaluating actual network throughput.
In this paper, an efficient technique for enhancing the QoS of multimedia service for an WiMedia network applying distributed cooperative medium access (D-MAC) protocol is proposed. D-MAC protocol has been proposed to support high-rate Wireless Personal Area Networks (HR-WPANs) by the WiMedia Alliance. Unlike the centralized IEEE 802.15.3 MAC, the D-MAC UWB specified by WiMedia supports all devices to be self-organized and removes the SOP (Simultaneous Operating Piconet) problem, i.e., packet collisions between overlapped piconets in the centralized IEEE 802.15.3 MAC. However the WiMedia D-MAC can't prevent reduce the throughput degradation occurred by mobile nodes with low data rate. Therefore, a distributed cooperative MAC protocol for multi-hop UWB network is proposed in this paper. The proposed technique can intelligently select the transmission path with higher data rate to provide real-time multimedia services with minimum delay, thus enhances QoS of multimedia service.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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