scholarly journals Wireless Sensor Networks Fault-Tolerance Based on Graph Domination with Parallel Scatter Search

Sensors ◽  
2020 ◽  
Vol 20 (12) ◽  
pp. 3509
Author(s):  
Abdel-Rahman Hedar ◽  
Shada N. Abdulaziz ◽  
Emad Mabrouk ◽  
Gamal A. El-Sayed
Keyword(s):  
Ad Hoc Networks ◽  
Ad Hoc ◽  
Search Algorithm ◽  
Dominating Set ◽  
Scatter Search ◽  
Wireless Sensor ◽  
Virtual Backbone ◽  
Dominating Sets ◽  
Wireless Nodes ◽  
Hoc Networks

In wireless sensor/ad hoc networks, all wireless nodes frequently flood the network channel by transmitting control messages causing “broadcast storm problem”. Thus, inspired by the physical backbone in wired networks, a Virtual Backbone (VB) in wireless sensor/ad hoc networks can help achieve efficient broadcasting. A well-known and well-researched approach for constructing virtual backbone is solving the Connected Dominating Set (CDS) problem. Furthermore, minimizing the size of the CDS is a significant research issue. We propose a new parallel scatter search algorithm with elite and featured cores for constructing a wireless sensor/ad hoc network virtual backbones based on finding minimum connected dominating sets of wireless nodes. Also, we addressed the problem of VB node/nodes failure by either deploying a previously computed VBs provided by the main pSSEF algorithm that does not contain the failed node/nodes, or by using our proposed FT-pSSEF algorithm repairing the broken VBs. Finally, as nodes in a VB incur extra load of communication and computation, this leads to faster power consumption compared to other nodes in the network. Consequently, we propose the virtual backbone scheduling algorithm SC-pSSEF which aims to find multiple VBs using the VBs provided by the pSSEF algorithm and switch between them periodically to prolong the network life time.

Performance Enhancement of Routing Protocols in Mobile Ad hoc Networks

2011 ◽  
pp. 50-61 ◽  
Author(s):  
Kais Mnif ◽  
Michel Kadoch
Keyword(s):  
Ad Hoc Networks ◽  
Ad Hoc ◽  
Performance Enhancement ◽  
Dominating Set ◽  
Probabilistic Approach ◽  
Virtual Backbone ◽  
Node Connectivity ◽  
Simulation Results ◽  
Hoc Networks ◽  
Setup Phase

This paper proposes to use virtual backbone structure to handle control messages in ad hoc networks. This structure is effective in reducing the overhead of disseminating control information. In the first part, the approach to build the virtual backbone on the setup phase is presented. The construction of backbone is based on the Minimum Connected Dominating Set (MCDS). The novelty is in the way on finding the MCDS. A Linear Programming approach is used to build a Minimum Dominating Set (MDS). Then, a spanning tree algorithm is applied to provide the MCDS. A theoretical analysis based on probabilistic approach is developed to evaluate the size of MCDS. Different techniques of diffusion in ad hoc networks are presented and compared. The flooding technique is simple and efficient, but it is expensive in term of bandwidth consumption and causes broadcast storm problem. Simulation results show that technique using virtual backbone performs flooding and it is compared to MPR (Multipoint Relay). The second part of this paper presents a distributed procedure to maintain the backbone when the mobility of terminals is introduced. A maintenance procedure will be executed by the node which changes its position. This procedure is distributed and guarantees the node connectivity to the backbone. The authors believe that the maintenance of the backbone with small size will be more effective. Simulation results show the performance of this procedure when mobility and scalability are considered.

scholarly journals Backbones for military multilayer wireless ad hoc networks based on networks science concepts

2018 ◽  
Author(s):  
Δημήτριος Παπακώστας
Keyword(s):  
Ad Hoc Networks ◽  
Wireless Ad Hoc Networks ◽  
Ad Hoc ◽  
Dominating Set ◽  
Np Hard ◽  
Dominating Sets ◽  
Edge Dominating Set ◽  
Connected Node ◽  
Vehicle Ad Hoc Networks ◽  
Hoc Networks

Στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής εστιάζουμε στα στρατιωτικά πολυεπίπεδα ασύρματα δίκτυα και επενδύουμε στην τεχνολογία των ad hoc δικτύων προκειμένου να βελτιώσουμε την απόδοση τους. Οραματιζόμαστε τα Τακτικά ασύρματα δίκτυα να απαρτίζονται από στρώματα ad hoc δικτύων με κινούμενους κόμβους, τα οποία είναι αδιαφανώς συνδεδεμένα μεταξύ τους ως μέρος ενός απρόσκοπτου υπερδικτύου το οποίο επιτρέπει την άμεση ροή πληροφοριών μεταξύ των κόμβων του.Για την υλοποίηση αυτού του οράματος αρχικά βασιζόμαστε στη θεωρία των Connected node Dominating Sets (CDS) και προτείνουμε καινοτόμους αλγόριθμους οι οποίοι επιτυγχάνουν κατανεμημένα αποτελεσματική σύνδεση των ανωτέρω πολυεπίπεδων ad hoc δικτύων ώστε να μειωθεί η καθυστέρηση τους (latency), να βελτιωθεί η επεκτασιμότητά τους (scalability) και να αυξηθεί η διάρκεια της ζωής τους. Στη συνέχεια εξετάζουμε το πρόβλημα της αποτελεσματικής και ταυτόχρονα κατανεμημένης παρακολούθησης της διακίνησης δεδομένων εντός του πολυεπίπεδου ad hoc δικτύου. Ένα δύσκολο πρόβλημα, ιδιαίτερα αν αυτό πρόκειται να επιλυθεί μέσω της χρήσης κατανεμημένων αλγορίθμων, λόγω των προβλημάτων συντονισμού που έχουν να κάνουν με το πολυεπίπεδο περιβάλλον καθώς δύνανται να οδηγήσουν είτε σε απώλεια επικοινωνίας μεταξύ των επιπέδων του δικτύου είτε σε υπερβολική εξάρτηση αυτού από ένα συγκεκριμένο επίπεδό του. Για την επίλυση του συγκεκριμένου προβλήματος επενδύουμε στη θεωρία των Connected edge Dominating Sets (CEDS) και προτείνουμε νέους κατανεμημένους αλγορίθμους οι οποίοι υπολογίζουν για σκοπούς διαχείρισης ή/και παρακολούθησης του πολυεπίπεδου δικτύου μία επικάλυψη (overlay) αυτού η οποία εμπεριέχει μεγάλο αριθμό από διασυνδέσεις μεταξύ των επιπέδων του δικτύου έτσι ώστε η επικοινωνία μεταξύ αυτών να μη διακόπτεται εύκολα (είτε κατά λάθος είτε λόγω κακόβουλων επιθέσεων).Οι κύριες συνεισφορές της παρούσας διατριβής είναι: Παρουσιάζεται το πρόβλημα του υπολογισμού του (Minimum) Connected node Dominating Set (MCDS) σε πολυεπίπεδα δίκτυα το οποίο δεν έχει εξεταστεί μέχρι στιγμής στη βιβλιογραφία. Αποδεικνύουμε ότι, οι προσεγγίσεις είτε για επίλυση του συγκεκριμένου προβλήματος με βάση την αποσύνθεση του πολυεπίπεδου δικτύου στα επιμέρους επίπεδά του είτε για συσσωμάτωση των επιπέδων του ώστε αυτά επί της ουσίας να μην υφίστανται δε θα φέρουν το επιθυμητό αποτέλεσμα και τονίζουμε την ανάγκη για αξιολόγηση αλλά και περαιτέρω εκμετάλλευση των διασυνδέσεων που διαθέτουν οι κόμβοι του δικτύου ώστε αυτοί να θεωρηθούν ως υποψήφια μέλη του DS. Στο πλαίσιο αυτό, προτείνουμε μία ομάδα από μέτρα για τη μέτρηση της σημαντικότητας του κάθε κόμβου εντός του πολυεπίπεδου δικτύου ώστε να προσδιοριστεί η στρατηγική θέση καθενός από αυτούς. Επίσης, προτείνουμε αλγόριθμους οι οποίοι υπολογίζουν κατανεμημένα το επιζητούμενο MCDS και παρουσιάζουν ανώτερη απόδοση σε σύγκριση με άλλους ευρέως χρησιμοποιούμενους αλγόριθμους.Παρουσιάζεται επίσης, το πρόβλημα της εύρεσης (Minimum) Connected Edge Dominating Set (MCEDS) σε πολυεπίπεδα δίκτυα. Αποδεικνύουμε ότι, το συγκεκριμένο πρόβλημα είναι NP-hard και προτείνουμε μία τεχνική η οποία προσδίδει στους κόμβους του πολυεπίπεδου δικτύου αντίληψη αναφορικά με τη σπουδαιότητα των ακμών που ακουμπούν σε πάνω σε αυτούς. Επιπρόσθετα, προτείνουμε νέους ευριστικούς αλγόριθμους οι οποίοι υπολογίζουν κατανεμημένα το MCEDS. Προτείνεται επίσης, ένας καινοτόμος αλγόριθμος πρόβλεψης για χρήση στο περιβάλλον των Vehicle Ad hoc Networks (VANETs) ο οποίος με καθαρά κατανεμημένο τρόπο και λαμβάνοντας υπόψη του την ιστορία κίνησης ενός οχήματος πραγματοποιεί online ακριβείς προβλέψεις αναφορικά με τη μελλοντική τροχιά του. Η προτεινόμενη μέθοδος συγκρίνεται με αντίστοιχους, υψηλής ακρίβειας, αλγόριθμους πρόβλεψης και τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την ανωτερότητα της.

Navigation Route based Stable Connected Dominating Set for Vehicular Ad Hoc Networks

2015 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
pp. 12-26 ◽  
Author(s):  
Yishun Chen ◽  
Weigang Wu ◽  
Hui Cao
Keyword(s):  
Ad Hoc Networks ◽  
Information Dissemination ◽  
Vehicular Ad Hoc Networks ◽  
Ad Hoc ◽  
High Efficiency ◽  
Dominating Set ◽  
Connected Dominating Set ◽  
Virtual Backbone ◽  
Hoc Networks ◽  
Almost All

Forming a virtual backbone has been always a significant technique for ad hoc networks to achieve high efficiency in various applications, including mobility management, broadcast based information dissemination, etc. This is especially true for Vehicular Ad Hoc Network (VANET), because most of VANET applications rely on broadcasting messages. Among others, constructing the Connected Dominating Set (CDS) is a popular approach to forming virtual backbone in ad hoc networks, including VANETs. Although quite a lot of work has been done on CDS algorithms for ad hoc networks, almost all existing algorithms focus on minimizing the size of CDS, i.e. the number of nodes in CDS. In this paper, the authors consider to improve the stability of CDS, i.e. to reduce the changes of CDS during the runtime of a VANET. By making use of vehicle navigation route, the authors propose a new metric to selecting CDS node with high stability. Then, based on the new metric the authors design a CDS algorithm, which can construct a CDS with higher stability than the CDS by existing algorithms. Such advantage is validated via extensive simulations.

scholarly journals Enhanced Marking Process (EMP) for Constructing Dominating Set in Mobile ad-hoc Networks with Unidirectional Links

2014 ◽  
Vol 7 (2) ◽  
pp. 131-146
Author(s):  
Bassam M.S. Waheed ◽  
Borhanuddin B. Mohd. A ◽  
Sabira Khatun ◽  
Roslina bt. Mohd. Side
Keyword(s):  
Ad Hoc Networks ◽  
Mobile Ad Hoc Networks ◽  
Ad Hoc ◽  
Dominating Set ◽  
Mobile Ad Hoc ◽  
Hoc Networks

The Impact of Delay in Dominating Set and Neighbor Elimination Based Broadcasting in Ad Hoc Networks

2007 ◽  
pp. 115-128
Author(s):  
Fabián García-Nocetti ◽  
Francisco Javier Ovalle-Martínez ◽  
Julio Solano-González ◽  
Ivan Stojmenović
Keyword(s):  
Ad Hoc Networks ◽  
Ad Hoc ◽  
Dominating Set ◽  
Hoc Networks ◽  
The Impact
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document