Wireless mesh networks can be deployed for various networks from home networking to last-mile broadband Internet access. Wireless mesh networks are composed of mesh routers and mesh clients. In these networks, static nodes form a multi-hop backbone of a large wireless access network that provides connectivity to end-users' mobile terminals. The network nodes cooperate with each other to relay data traffic to its destinations. In order to increase connectivity and better performance, researchers are getting interested in multi-channel and multi-interface wireless mesh networks. In these networks, non-overlapping multiple frequency channels are used simultaneously to increase the aggregate bandwidth available to end-users. Recently, researches have focused on finding suitable channel assignments for wireless network interfaces, equiped in a mesh node, together with efficient routing to improve overall system throughput in wireless mesh networks. This goal can be achieved by minimize channel interference. Less interference among using channels in a network guarantees more aggregated channel capacity and better connectivity of the networks. In this thesis, we propose interference aware channel assignment and routing algorithms for multi-channel multi-hop wireless mesh networks. We propose Channel Assignment and Routing algorithms using Traffic Profiles(CARTP) and Routing algorithms allowing detour routing(CARTP+2). Finally, we evaluate the performance of proposed algorithms in comparison to results from previous methods using ns-2 simulations. The simulation results show that our proposed algorithms can enhance the overall network performance in wireless mesh networks.
The necessity of wireless sensor networks is increasing in the recent years. So many researches are studied in wireless sensor networks. The clustering algorithm provides an effective way to prolong the lifetime of the wireless sensor networks. The one-hop routing of LEACH algorithm is an inefficient way in the energy consumption of cluster-head, because it transmits a data to the BS(Base Station) with one-hop. On the other hand, other clustering algorithms transmit data to the BS with multi-hop, because the multi-hop transmission is an effective way. But the multi-hop routing of other clustering algorithms which transmits data to BS with multi-hop have a data bottleneck state problem. The unequal clustering algorithm solved a data bottleneck state problem by increasing the routing path. Most of the unequal clustering algorithms partition the nodes into clusters of unequal size, and clusters closer to the BS have small-size the those farther away from the BS. However, the energy consumption of cluster-head in unequal clustering algorithm is more increased than other clustering algorithms. In the thesis, I propose an energy efficient unequal clustering algorithm which decreases the energy consumption of cluster-head and solves the data bottleneck state problem. The basic idea is divided a three part. First of all I provide that the election of appropriate cluster-head. Next, I offer that the decision of cluster-size which consider the distance from the BS, the energy state of node and the number of neighborhood node. Finally, I provide that the election of assistant node which the transmit function substituted for cluster-head. As a result, the energy consumption of cluster-head is minimized, and the energy consumption of total network is minimized.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.43
no.9
s.351
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pp.165-174
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2006
In this paper, we propose a new contention window control algorithm to increase TCP performance in wireless multi-hop networks. The new contention window control algorithm is suggested to reduce the hidden and exposed terminal problems of wireless multi-hop networks. Most of packet drops in wireless multi-hop networks results from hidden and exposed terminal problems, not from collisions. However, in normal DCF algorithm a failed user increases its contention window exponentially, thus it reduces the success probability of fined nodes. This phenomenon causes burst data transmissions in a particular node that already was successful in packet transmission, because the success probability increases due to short contention window. However, other nodes that fail to transmit packet data until maximum retransmission attempts try to set up new routing path configuration in network layer, which cause TCP performance degradation and restrain seamless data transmission. To solve these problems, the proposed algorithm increases the number of back-of retransmissions to increase the success probability of MAC transmission, and fixes the contention window at a predetermined value. By using ns-2 simulation for the chain and grid topology, we show that the proposed algorithm enhances the TCP performance.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.35
no.7A
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pp.706-714
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2010
In wireless sensor networks, real-time data delivery schemes typically achieve a desired delivery speed by performing one-hop lookahead. Recently, to reduce the deadline miss ratio against the desired delivery speed, a study has proposed a real-time routing protocol based on proactively performing two-hop lookahead. However, the study might cause heavy message exchange overhead and high computing complexity to carry out obtainment of two-hop neighborhood speed information in the entire sensor nodes whether data are delivered or not. Moreover, although multi-hop lookahead provides the least deadline miss ratio, due to the restriction from the overhead and the complexity, the recent study merely adopts the two-hop lookahead manner. In this paper, we propose a novel real-time routing protocol that adopts on-demand neighborhood multi-hop information obtainments only around data forwarding paths. Simulation results prove that the proposed routing protocol offers better performances with respect to deadline miss ratio, total communication costs, energy efficiency, and network lifetime.
In wireless mesh network, studies on routing protocols have been actively carried out recently, and hop count is used as a major routing metric in destination-sequenced distance-vector (DSDV) routing protocol, which is a representative proactive routing protocol. Although hop-by-hop multi-path (HMP) DSDV and enhanced HMP (EHMP) DSDV routing protocols perform routing by considering both hop count and residual bandwidth within one hop distance nodes, it has a shortcoming that routing is carried out via non-optimal path from the aspect of end-to-end routing. In order to overcome the shortcoming, a cost-aware multi-path (CAMP) DSDV routing protocol is proposed in this paper, which considers hop count and end-to-end minimum residual bandwidth. Simulation results based on NS-2 show that the proposed routing protocol performs better than DSDV, HMP DSDV, and EHMP DSDV protocols from the aspect of throughput and packet delivery ratio, by appropriately using hop count and end-to-end minimum residual bandwidth information and has the same number of management messages with HMP DSDV and EHMP DSDV protocols.
Shahzad, Farrukh;Sheltami, Tarek R.;Shakshuki, Elhadi M.
Journal of Communications and Networks
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v.18
no.5
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pp.796-805
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2016
In many wireless sensor network (WSN) applications, the information transmitted by an individual entity or node is of limited use without the knowledge of its location. Research in node localization is mostly geared towards multi-hop range-free localization algorithms to achieve accuracy by minimizing localization errors between the node's actual and estimated position. The existing localization algorithms are focused on improving localization accuracy without considering efficiency in terms of energy costs and algorithm convergence time. In this work, we show that our proposed localization scheme, called DV-maxHop, can achieve good accuracy and efficiency. We formulate the multi-objective optimization functions to minimize localization errors as well as the number of transmission during localization phase. We evaluate the performance of our scheme using extensive simulation on several anisotropic and isotropic topologies. Our scheme can achieve dual objective of accuracy and efficiency for various scenarios. Furthermore, the recently proposed algorithms require random uniform distribution of anchors. We also utilized our proposed scheme to compare and study some practical anchor distribution schemes.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.19
no.8
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pp.1917-1924
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2015
Efficient routing algorithm is required to transmit data from source to destination by multi-hop transmission in wireless sensor networks. In the multi-hop transmission, multipath routing can be one of the solutions to cope with the traffic congestion and unstable link condition. In this paper, we propose partial multipath routing which does not establish a secondary full routing path but a partial multipath to complement some poor links, and it can enable stable data transmission and reduce the number of nodes in routing path and the required total power compared with conventional multipath routing.
Kailas, Aravind;Thanayankizil, Lakshmi;Ingram, Mary Ann
Journal of Communications and Networks
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v.10
no.2
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pp.213-220
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2008
This paper analyzes a broadcasting technique for wireless multi-hop sensor networks that uses a form of cooperative diversity called opportunistic large arrays (OLAs). We propose a method for autonomous scheduling of the nodes, which limits the nodes that relay and saves as much as 32% of the transmit energy compared to other broadcast approaches, without requiring global positioning system (GPS), individual node addressing, or inter-node interaction. This energy-saving is a result of cross-layer interaction, in the sense that the medium access control (MAC) and routing functions are partially executed in the physical (PHY) layer. Our proposed method is called OLA with a transmission threshold (OLA-T), where a node compares its received power to a threshold to decide if it should forward. We also investigate OLA with variable threshold (OLA-VT), which optimizes the thresholds as a function of level. OLA-T and OLA-VT are compared with OLA broadcasting without a transmission threshold, each in their minimum energy configuration, using an analytical method under the orthogonal and continuum assumptions. The trade-off between the number of OLA levels (or hops) required to achieve successful network broadcast and transmission energy saved is investigated. The results based on the analytical assumptions are confirmed with Monte Carlo simulations.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.22
no.2
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pp.142-147
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2008
In wireless sensor networks, one of the most important issue is improvement of network lifetime with an efficient energy consumption. we repose effective multi-hop routing algorithm which increases the number of nodes alive at any time. In our algorithm we use the dynamic selection of cluster head and short distance transmission method. We simulated the proposed algorithm by using Network Simulator 2 and compared its performance with LEACH. The experimental result shows that the number of the nodes alive is increased up to 39.71[%] during the simulation time.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.35
no.7B
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pp.1098-1104
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2010
Recently, a variety of research of multi-hop routing protocol have been done to balance the sensor node energy consumption of WSN(wireless sensor network) and to improve the node efficiency for extending the life of the entire network. Especially in multi-hop protocol, a variety of models have been concerned to improve energy efficiency and apply in the reality. In multi-hop protocol, we assumption that energy consumption can be adjusted based on the distance between the sensor nodes. However, according to the physical property of the actual WSN, it's hard to establish this assumption. In this dissertation, we propose low-power sub-cluster protocol to improve the energy efficiency based on the spread of distance. Compared with the previous protocols, this proposed protocol can be effectively used in the wireless sensing networks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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