In this paper, an interference aware distributed multi-channel MAC (IDMMAC) protocol is proposed for wireless sensor and actor networks (WSANs). The WSAN consists of a huge number of sensors and ample amount of actors. Hence, in the IDMMAC protocol a lightweight channel selection mechanism is proposed to enhance the sensor's lifetime. The IDMMAC protocol divides the beacon interval into two phases (i.e., the ad-hoc traffic indication message (ATIM) window phase and data transmission phase). When a sensor wants to transmit event information to the actor, it negotiates the maximum packet reception ratio (PRR) and the capacity channel in the ATIM window with its 1-hop sensors. The channel negotiation takes place via a control channel. To improve the packet delivery ratio of the IDMMAC protocol, each actor selects a backup cluster head (BCH) from its cluster members. The BCH is elected based on its residual energy and node degree. The BCH selection phase takes place whenever an actor wants to perform actions in the event area or it leaves the cluster to help a neighbor actor. Furthermore, an interference and throughput aware multi-channel MAC protocol is also proposed for actor-actor coordination. An actor selects a minimum interference and maximum throughput channel among the available channels to communicate with the destination actor. The performance of the proposed IDMMAC protocol is analyzed using standard network parameters, such as packet delivery ratio, end-to-end delay, and energy dissipation, in the network. The obtained simulation results indicate that the IDMMAC protocol performs well compared to the existing MAC protocols.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.8
no.8
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pp.201-208
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2019
Intra-Body Communication (IBC) is a communication method using the human body as a communication medium. The fact that our human body consists of water and electrolyte allow such communication method could work and have strength in low-power. However, because the IBC directly affects to human body by using it as a medium, there was a lack of research in communication protocols of each communication layer. In this paper, we suggests MAC parameters which affects the performance of communication in human body channel, and propose new MAC protocol. Our results shows that our MAC is suitable for supporting high data rate applications with comparable radio duty cycle performance.
As numerous devices are connected through a wireless network, there exist many studies conducted to efficiently connect the devices. While earlier studies often use clustering for efficient device management, there is a load-intensive cluster node which may lead the entire network to be unstable. In order to solve this problem, we propose a scheduling model for centralized unequal chain clustering for efficient management of sensor nodes. For the cluster configuration, this study is based on the cluster head range and the distance to the base station(BS). The main vector projection technique is used to construct clustering with concentricity where the positions of the base stations are not the same. We utilize a multiple radio access interface, multiple-input multiple-output (MIMO), for data transmission. Experiments show that cluster head energy consumption is reduced and network lifetime is improved.
International journal of advanced smart convergence
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v.8
no.2
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pp.109-115
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2019
Currently, LPWA(Low Power Wide Area) communication technology is widely used due to the development of IoT(Internet of Things) technology. Among the LPWA technologies, LoRaWAN(Long Range Wide Area Network) is widely used in many fields due to its wide coverage, stable communication speed, and low-cost modem module prices. In particular, LoRa(Long Range) can easily construct LoRaWAN with a dedicated gateway. So many organizations are building their own LoRaWAN-based networks. The LoRaWAN Gateway receives the LoRa packet transmitted from an End-device installed in the adjacent location, converts it into the Internet protocol, and sends the packet to the final destination server. Current LoRa Gateway uses a single-hop method, and each gateway must include a communication network capable of the Internet. If it is the mobile communication(i.e., WCDMA, LTE, etc.) network, it is required to pay the internet usage fee which is installed in each gateway. If the LoRa communication is frequent, the user has to spend a lot of money. We propose an idea on how to design a multi-hop protocol which enables packet routing between gateways by analyzing the LoRaWAN communication method implemented in its existing single-hop way in this paper. For this purpose, this paper provides an analysis of the standard specification of LoRaWAN and explains what was considered when such protocol was designed. In this paper, two gateways have been placed based on the functional role so as to make the multi-hop protocol realized: (i) hopping gateway which receives packets from the end-device and forwards them to another gateway; and (ii) main gateway which finally transmits packets forwarded from the hopping gateway to the server via internet. Moreover, taking into account that LoRaWAN is wireless mobile communication, a level-based routing method is also included. If the protocol proposed by this paper is applied to the LoRaWAN network, the monthly internet fee incurred for the gateway will be reduced and the reliability of data transmission will be increased.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.24
no.1
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pp.100-106
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2020
In this paper smart shoes for dementia care using embedded boards and Low Power Wide Area technology and their application software are implemented. The communication board composed of Cortex-M3 board and LoRa module is embedded into groove made in outsole of smart shoes. Including the mold, the shoe outsole was manufactured by hand. By using application software and embedded board, caregiver can track the position of dementia patient using GPS and LoRa network. The location tracking and data transmission operations of smart shoes have been successfully verified in the outdoor environment. The smart shoes of this paper are applicable to a safety device to prevent the disappearance of demented patients through results of experiments and if bigdata is collected and analyzed by deep-learning, it may be helpful to analyze the predictive path of dementia patients or the pattern of dementia.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.11
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pp.3738-3760
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2022
Due to increasing spectrum demand for new wireless devices applications, cooperative spectrum sensing (CSS) paradigm is the most promising solution to alleviate the spectrum shortage problem. However, in the interweave cognitive radio (CR) system, the inherent nature of CSS opens a hole to Byzantine attack, thereby resulting in a significant drop of the CSS security and efficiency. In view of this, a weighted differential sequential single symbol (WD3S) algorithm based on MATLAB platform is developed to accurately identify malicious users (MUs) and benefit useful sensing information from their malicious reports in this paper. In order to achieve this, a dynamic Byzantine attack model is proposed to describe malicious behaviors for MUs in an interweave CR system. On the basis of this, a method of data transmission consistency verification is formulated to evaluate the global decision's correctness and update the trust value (TrV) of secondary users (SUs), thereby accurately identifying MUs. Then, we innovatively reuse malicious sensing information from MUs by the weight allocation scheme. In addition, considering a high spectrum usage of primary network, a sequential and differential reporting way based on a single symbol is also proposed in the process of the sensing information submission. Finally, under various Byzantine attack types, we provide in-depth simulations to demonstrate the efficiency and security of the proposed WD3S.
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.14
no.1
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pp.64-72
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2009
Previous research on sensor networks mainly focused on efficient transmission of data from sensors to fixed sink nodes. Recently there has been active research on mobile sink nodes, but the re-search of an environment where both fixed sink nodes and mobile sinks are present at the same time is rather scarce. This paper proposes a technique for context gathering by mobile devices with the sink functionality added through fixed sinks under a previously built, cluster based multi hop sensor network environment. To this end, clustering of mobile devices were done based on the fixed sinks of a previously built sensor network, and by using appropriate fixed sinks, context gathering was made possible. By mathematical comparison with TTDD routing protocol, which was proposed for mobile sinks, it was conformed that performance increases in energy with the number of mobile sinks, and with the number of movements by mobile devices.
Such conventional maritime communication technologies as radio have short some comings in their transmission quality. It can be overcome by wireless channels provided by satellites such as INMARSAT, which nevertheless suffer from the high costs. In this paper, we propose a novel technology resolving the above problems, featuring in the establishment of maritime communication networks with multi-hop structures. The inter vessel and ship-to- shore networks previously modeled after MANET are remodeled by SANET (Ship Ad Hoc Networks) in the present work. Fan-shaped Search Zone Routing (FSR) protocol also is presented, which utilizes not only static geographical information including the locations of ports and the navigations of courses but also the unique characteristics of ships in terms of mobile nodes. The FSR finds the fan-shaped search zone on which the shortest path is located. The performance of LAR protocol is compared with that of FSR in several ways. First, FSR does not make use of a type of control packets as beaconing data, resulting in a full utilization of the bandwidth of the wireless channels. Second, the delivery rate by the FSR is 100% for the fan-shaped search zone includes at least one route between source and destination nodes on its border line, where as that of LAR has been turned out to be 64%. Third, the optimality of routes searched by the FSR is on a 97% level. Of all, the FSR shows a better performance than LAR by about 50%.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.46
no.4
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pp.29-39
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2009
The need for radio spectrum is recently considered as a huge hurdle towards the rapid development of wireless networks. Large parts of the spectrum are allocated to licensed radio services in proprietary way. However, enormous success of the wireless services and technologies in the unlicensed bands has brought new ideas and innovations. In recent years cognitive radio has gained much attention for solving the spectrum scarcity problem. It changes the way spectrum is regulated so that more efficient spectrum utilization is possible. Multi-hop relay technology on the other hand has intensively been studied in the area of ad hoc and peer-to-peer networks. But in cellular network, only recently the integration of multi-hop capability is considered to enhance the performance significantly. Multi-hop relaying can extend the coverage of the cell to provide high data rate service to a greater distance and in the shadowed regions. Very few papers still exist that combine these methods to maximize the spectrum utilization. Thus we propose a network architecture combining these two technologies in a way to maximize the system throughput. We present the throughput capacity equations for the proposed system model considering various system parameters like utilization factor by the primary users and primary users' transmission radius and through extensive numerical simulations we analyze the significance of work.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.25
no.1A
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pp.96-103
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2000
The voice traffic is one of the most important real-time objects in WATM(Wireless Asynchronous Transfer Mode) networks. In this paper, we propose a new MAC(Medium Access'Control) protocol for the efficienttransmission of voice traffic over WATM networks in the multimedia environment and compare the performanceto existing similar protocols. The new protocol separates the reservation slot period for voice and that for data toguarantee some level of QoS(Quality of Service) in voice traffic. This is denoted by a slot assignment functiondepending on the frame size. According to the characteristics of voice traffic which is repeatedly in silent states,the protocol allocates voice reservation request slots dynamically with respect to the number of silent(off state)voice sources and also sends the first block of talkspurt restarted after silent period with a reservation requestslot to reduce the access delay.The simulation results show that the proposed protocol has better performance than Slotted Aloha in bandwidthefficiency, and can serve a certain level of QoS by the given slot assignment function even when the number ofvoice terminals varies dynamically. This means we can observe that the new MAC protocol is much better thanthe NC-PRMA(None Collision-Packet Reservation Multiple Access) protocol.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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