본 논문에서는 이기종 네트워크를 구성하는 대표 무선접속 기술인 WiMAX, CDMA, 무선랜 간의 주파수 공유 분석을 수행하였다. 3가지 접속기술은 각기 다른 주파수 대역을 사용하지만 대역외 방사특성으로 인해 타 무선접속 기술에 간섭을 일으킬 수 있다. 따라서 간섭 허용기준을 만족하기 위한 최소 인접채널 간섭률을 산출하고 이를 바탕으로 간섭/피간섭 시스템간의 최소 주파수 이격(보호대역)을 산출하였다. 분석 결과 WiMAX와 무선랜 간에는 적어도 20 MHz의 보호대역, WiMAX와 CDMA시스템 간에는 적어도 15 MHz의 보호대역이 필요함을 확인하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제6권9호
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pp.2302-2322
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2012
Wireless Body Area Networks (WBANs) are introduced as an enabling technology in tele-health for patient monitoring. Designing an efficient Medium Access Control (MAC) protocol is the main challenge in WBANs because of their various applications and strict requirements such as low level of energy consumption, low transmission delay, the wide range of data rates and prioritizing emergency data. In this paper, we propose a new MAC protocol to provide different requirements of WBANs targeted for medical applications. The proposed MAC provides an efficient emergency response mechanism by considering the correlation between medical signals. It also reduces the power consumption of nodes by minimizing contention access, reducing the probability of the collision and using an efficient synchronization algorithm. In addition, the proposed MAC protocol increases the data rate of the nodes by allocating the resources according to the condition of the network. Analytical and simulation results show that the proposed MAC protocol outperforms IEEE 802.15.4 MAC protocol in terms of power consumption level as well as the average response delay. Also, the comparison results of the proposed MAC with IEEE 802.15.6 MAC protocol show a tradeoff between average response delay and medical data rate.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권10호
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pp.3789-3809
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2015
In this paper, we deal with the problem of M2M gateways' network selection for different types of M2M traffic in heterogeneous wireless networks. Based on the difference in traffic's quality of service (QoS) requirements, the M2M traffic produced by various applications is mainly classified as two categories: flexible traffic and rigid traffic. Then, game theory is adopted to solve the problem of network-channel selection with the coexistence of flexible and rigid traffic, named as flexible network access (FNA). We prove the formulated discrete game is a potential game. The existence and feasibility of the Nash equilibrium (NE) of the proposed game are also analyzed. Then, an iterative algorithm based on optimal reaction criterion and a distributed algorithm with limited feedback based on learning automata are presented to obtain the NE of the proposed game. In simulations, the proposed iterative algorithm can achieve a near optimal sum utility of whole network with low complexity compared to the exhaustive search. In addition, the simulation results show that our proposed algorithms outperform existing methods in terms of sum utility and load balance.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제16권6호
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pp.2094-2114
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2022
Due to the wide application of fifth generation communication, wireless sensor networks have become an indispensable part in our daily life. In this paper, we analyze physical layer security for two-way relay with energy harvesting (EH), where power splitter is considered at relay. And two kinds of combined methods, i.e., selection combining (SC) and maximum ratio combining (MRC) schemes, are employed at eavesdropper. What's more, the closed-form expressions for security performance are derived. For comparison purposes, this security behaviors for orthogonal multiple access (OMA) networks are also investigated. To gain deeper insights, the end-to-end throughput and approximate derivations of secrecy outage probability (SOP) under the high signal-to-noise ratio (SNR) regime are studied. Practical Monte-Carlo simulative results verify the numerical analysis and indicate that: i) The secure performance of SC scheme is superior to MRC scheme because of being applied on eavesdropper; ii) The secure behaviors can be affected by various parameters like power allocation coefficients, transmission rate, etc; iii) In the low and medium SNR region, the security and channel capacity are higher for cooperative non-orthogonal multiple access (NOMA) systems in contrast with OMA systems; iv) The systematic throughput can be improved by changing the energy conversion efficiency and power splitting factor. The purpose of this study is to provide theoretical direction and design of secure communication.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제6권10호
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pp.2509-2528
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2012
Time division multiple access (TDMA) is a widely used media access control (MAC) technique that can provide collision-free and reliable communications, save energy and bound the delay of packets. In TDMA, energy saving is usually achieved by switching the nodes' radio off when such nodes are not engaged. However, the frequent switching of the radio's state not only wastes energy, but also increases end-to-end delay. To achieve high energy efficiency and low delay, as well as to further minimize the number of time slots, a multi-objective TDMA scheduling problem for industrial wireless mesh networks is presented. A hybrid algorithm that combines genetic algorithm (GA) and simulated annealing (SA) algorithm is then proposed to solve the TDMA scheduling problem effectively. A number of critical techniques are also adopted to reduce energy consumption and to shorten end-to-end delay further. Simulation results with different kinds of networks demonstrate that the proposed algorithm outperforms traditional scheduling algorithms in terms of addressing the problems of energy consumption and end-to-end delay, thus satisfying the demands of industrial wireless mesh networks.
Barlow David A.;Vassiliou Vasos;Krasser Sven;Owen Henry L.;Grimminger Jochen;Huth Hans-Peter;Sokol Joachim
Journal of Communications and Networks
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제7권3호
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pp.377-384
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2005
The purpose of this research is to develop and evaluate a traffic engineering architecture that uses local state information. This architecture is applied to an Internet protocol radio access network (RAN) that uses multi-protocol label switching (MPLS) and differentiated services to support mobile hosts. We assume mobility support is provided by a protocol such as the hierarchical mobile Internet protocol. The traffic engineering architecture is router based-meaning that routers on the edges of the network make the decisions onto which paths to place admitted traffic. We propose an algorithm that supports the architecture and uses local network state in order to function. The goal of the architecture is to provide an inexpensive and fast method to reduce network congestion while increasing the quality of service (QoS) level when compared to traditional routing and traffic engineering techniques. We use a number of different mobility scenarios and a mix of different types of traffic to evaluate our architecture and algorithm. We use the network simulator ns-2 as the core of our simulation environment. Around this core we built a system of pre-simulation, during simulation, and post-processing software that enabled us to simulate our traffic engineering architecture with only very minimal changes to the core ns-2 software. Our simulation environment supports a number of different mobility scenarios and a mix of different types of traffic to evaluate our architecture and algorithm.
Multimedia contents have been increasingly available over the Internet as wireless networks systems are continuously growing popular. Unlimited access from various users has led to unauthorized access of third parties or adversaries. This paper deals with the implementation of elliptic curve cryptography (ECC) based user authentication for securing multimedia contents over the Internet. The ECC technique has been incorporated with the advanced encryption standard (AES) algorithm to ensure the complexity of the proposed authentication scheme and to guarantee authenticity of multimedia services.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제7권5호
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pp.1108-1130
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2013
Wireless Body Area Networks (WBANs) are becoming increasingly important to solve the issue of health care. IEEE 802.15.6 is a wireless communication standard for WBANs, aiming to provide a real-time and continuous monitoring. In this paper, we present our development of a modified Markov Chain model and a backoff model, in which most features such as user priorities, contention windows, modulation and coding schemes (MCSs), and frozen states are taken into account. Then we calculate the normalized throughput and average access delay of IEEE 802.15.6 networks under saturation and ideal channel conditions. We make an evaluation of network performances by comparing with IEEE 802.15.4 and the results validate that IEEE 802.15.6 networks can provide high quality of service (QoS) for nodes with high priorities.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제13권7호
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pp.3470-3493
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2019
IEEE 802.11s-based infrastructure Wireless Mesh Networks (iWMNs) are envisaged as a promising solution to provide ubiquitous wireless Internet access. The limited network capacity is a problem mainly caused by the medium contention between mesh users and the mesh access points (MAPs), which gets worst when the mesh clients employ the Transmission Control Protocol (TCP). To mitigate this problem, we use wireless network coding (WNC) in the MAPs. The aim of this proposal is to take advantage of the network topology around the MAPs, to alleviate the contention and maximize the use of the network capacity. We evaluate WNC when is used in MAPs. We model the formation of coding opportunities and, using computer simulations, we evaluate the formation of such coding opportunities. The results show that as the users density grows, the coding opportunities increase up to 70%; however, at the same time, the coding delay increments significantly. In order to reduce such delay, we propose to adaptively adjust the time that a packet can wait to catch a coding opportunity in an MAP. We assess the performance of moving-average estimation methods to forecast this adaptive sojourn time. We show that using moving-average estimation methods can significantly decrease the coding delay since they consider the traffic density conditions.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권11호
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pp.5425-5448
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2018
Wireless sensor network has been widely used in Internet of Things (IoT) applications to support large and dense networks. As sensor nodes are usually tiny and provided with limited hardware resources, the existing multiple access methods, which involve high computational complexity to preserve the protocol performance, is not available under such a scenario. In this paper, we propose an intelligent Medium Access Control (MAC) protocol selection scheme based on machine learning in wireless sensor networks. We jointly consider the impact of inherent behavior and external environments to deal with the application limitation problem of the single type MAC protocol. This scheme can benefit from the combination of the competitive protocols and non-competitive protocols, and help the network nodes to select the MAC protocol that best suits the current network condition. Extensive simulation results validate our work, and it also proven that the accuracy of the proposed MAC protocol selection strategy is higher than the existing work.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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