Kim, Meejoung;Hong, Seung-Eun;Kim, Yongsun;Kim, Jinkyeong
ETRI Journal
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v.35
no.1
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pp.120-130
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2013
This paper presents an analysis of resource assignment for multihop communications in millimeter-wave (mm-wave) wireless personal area networks. The purpose of this paper is to figure out the effect of using directional antennas and relaying devices (DEVs) in communications. The analysis is performed based on a grouping algorithm, categorization of the flows, and the relaying DEV selection policy. Three schemes are compared: direct and relaying concurrent transmission (DRCT), direct concurrent transmission (DCT), and direct nonconcurrent transmission (DNCT). Numerical results show that DRCT is better than DCT and DCT is better than DNCT for any antenna beamwidths under the proposed algorithm and policy. The results also show that using relaying DEVs increases the throughput up to 30% and that there is an optimal beamwidth that maximizes spatial reuse and depends on parameters such as the number of flows in the networks. This analysis can provide guidelines for improving the performance of mm-wave band communications with relaying DEVs.
Supporting QoS over multihop wireless mesh networks is difficult because end-to-end delay increases quickly with the increasing number of hops. This paper introduces a novel multichannel time-division multiple-access media access control (McTMAC) protocol that can help to efficiently reduce delay over multihop networks. Performance evaluation results demonstrate that McTMAC outperforms existing alternative protocols. The max-delay can be reduced by as much as 60% by using McTMAC.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.33
no.11B
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pp.1030-1037
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2008
This paper presents an algorithm for the path-finding problem in unknown environments with cooperative and commutative multi-robots. To verify the algorithm, we investigate the problem of escaping through the exit of a randomly generated maze by muti-robots. For the purpose, we adopt the so called frontier cells and cell utility functions, which were used in the exploration problem for the multi-robots. For the wireless communications among the mobile robots, we modify and utilize the so called the random basket routing, a kind of hop-by-hop opportunistic routing. A mobile robot, once it finds the exit, will choose its next action, either escape immediately or stay-and-relay the exit information for the others, where the robot takes one action based on a given probability. We investigate the optimal probability that minimizes the average escaping time (out of the maze to the exit) of a mobile robot.
In this paper, we introduce a new approach to the minimum energy routing (MER) for next generation (NG) multihop wireless networks. We remove the widely used assumption of deterministic, distance-based channel model is removed, and analyze the potentials of MER within the context of the realistic channel model, accounting for shadowing and fading. Rather than adopting the conventional unrealistic assumption of perfect power control in a distributed multihop environment, we propose to exploit inherent spatial diversity of mobile terminals (MT) in NG multihop networks and to combat fading using transmit diversity. We propose the cooperation among MTs, whereby couples of MTs cooperate with each other in order to transmit the signal using two MTs as two transmit antennas. We provide the analytical framework for the performance analysis of this scheme in terms of the feasibility and achievable transmit power reduction. Our simulation result indicate that significant gains can be achieved in terms of the reduction of total transmit power and extension of network lifetime. These gains are in the range of 20-100% for the total transmit power, and 25-90% for the network lifetime, depending on the desired error probability. We show that our analytical results provide excellent match with our simulation results. The messaging load generated by our scheme is moderate, and can be further optimized. Our approach opens the way to a new family of channel-aware routing schemes for multihopNG wireless networks in fading channels. It is particularly suitable for delivering multicast/ geocast services in these networks.
International journal of advanced smart convergence
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v.1
no.2
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pp.34-38
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2012
The recent increase in use of the IEEE 802.15.4 standard for wireless connectivity in personal area networks makes of it an important technology for low-cost low-power wireless personal area networks. Studies showed that voice communications over IEEE 802.15.4 networks is feasible by Guaranteed Time Slot (GTS) allocation; but there are some constraints to accommodate voice transmission beyond two hops due to the excessive transmission delay. In this paper, we propose a GTS allocation scheme for bidirectional voice traffic in IEEE 802.15.4 multihop networks with the goal of achieving fairness and optimization of resource allocation. The proposed scheme uses a greedy algorithm to allocate GTSs to devices for successful completion of voice transmission with efficient use of bandwidth while considering closest devices with another factor for starvation avoidance. We analyze and validate the proposed scheme in terms of fairness and resource optimization through numeral analysis.
Multihop transmission is a promising technique that helps in achieving broader coverage (excellent network connectivity) and preventing the impairment of wireless channels. This paper proposes a cluster-based multihop wireless network that makes use of the advantages of multihop relaying, i.e., path loss gain, and partial relay selection in each hop, i.e., spatial diversity. In this partial relay selection, the node with the maximum instantaneous channel gain will serve as the sender for the next hop. With the proposed protocol, the transmit power and spectral efficiency can be improved over those in the case of direct transmission and conventional multihop transmission. Moreover, at a high signal-to-noise ratio (SNR), the performance of the system with at least two nodes in each cluster is dependent only on the last hop and not on any of the intermediate hops. For a practically feasible decode-and-forward relay strategy, a compact expression for the probability density function of the end-to-end SNR at the destination is derived. This expression is then used to derive closed-form expressions for the outage probability, average symbol error rate, and average bit error rate for M-ary square quadrature amplitude modulation as well as to determine the spectral efficiency of the system. In addition, the probability of SNR gain over direct transmission is investigated for different environments. The mathematical analysis is verified by various simulation results for demonstrating the accuracy of the theoretical approach.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.48
no.1
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pp.45-49
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2011
Cooperative multihop communications support effective transmissions over underwater acoustic channels as inferior wireless channels. But the performance of cooperative multihop systems may degrade due to the lack of cooperative nodes at the initial operation time duration. At the initial time duration, the lack of cooperative nodes causes more errors, and the multihop network propagates these errors. In this paper, we apply fountain code to the cooperative multihop system at the initial time duration, and show performance improvements by simulations.
Opportunistic routing (OR) has been proposed as a viable approach to improve the performance of wireless multihop networks with lossy links. However, the exponential growth of the bandwidth-sensitive mobile traffic (e.g., mobile video streaming and online gaming) poses a great challenge to the performance of OR in term of bandwidth guarantee. To solve this problem, a novel mechanism is proposed to opportunistically forwarding data packets and provide bandwidth guarantee for the bandwidth-sensitive traffic. The proposal exploits the broadcast characteristic of wireless transmission and reduces the negative effect of wireless lossy links. First, the expected available bandwidth (EAB) and the expected transmission cost (ETC) under OR are estimated based on the local available bandwidth, link delivery probability, forwarding candidates, and prioritization policy. Then, the policies for determining and prioritizing the forwarding candidates is devised by considering the bandwidth and transmission cost. Finally, bandwidth-aware routing algorithm is proposed to opportunistically delivery data packets; meanwhile, admission control is applied to admit or reject traffic flows for bandwidth guarantee. Extensive simulation results show that our proposal consistently outperforms other existing opportunistic routing schemes in providing performance guarantee.
A joint multipath routing algorithm and channel allocation and scheduling for wireless multihop and multichannel systems is discussed. In packet transmission, distribution of packets to multiroutes makes it possible to reduce the transmission cost of the channels. Cross-layer cooperation of routing, channel allocation, and scheduling is an effective method of packet distribution. As a framework for the cooperation, we propose a multiroute distance vector routing (MDVR) scheme. In the MDVR scheme, the routing table is logically placed in between the routing and link layers, and the table plays the role of a service access point between these two layers. To evaluate the performance of MDVR, simulation is performed in a multichannel, multihop environment. The simulation results show that the MDVR framework can be efficiently implemented in the form of a distributed routing algorithm. It is also shown that in MDVR, the system-wise channel efficiency is almost 25% higher than that in a conventional single-route routing approach.
Fan, Yijia;Krikidis, Ioannis;Wang, Chao;Thompson, John S.;Poor, H. Vincent
Journal of Communications and Networks
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v.11
no.2
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pp.196-206
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2009
Over the last five years, relaying or multihop techniques have been intensively researched as means for potentially improving link performance of wireless networks. However, the data rates of relays are often limited because they cannot transmit and receive on the same frequency simultaneously. This limitation has come to the attention of researchers, and recently a number of relay techniques have been proposed specifically to improve the data efficiency of relaying protocols. This paper surveys transmission protocols that employ first single relays, then multiple relays and finally multiple antenna relays. A common feature of these techniques is that novel signal processing techniques are required in the relay network to support increased data rates. This paper presents results and discussion that highlight the advantages of these approaches.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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