A Centralized Cross-Layer Protocol for Joint Power Control, Link Scheduling, and Routing in UWSNs

计算机科学 计算机网络 物理层 网络层 调度(生产过程) 分布式计算 跨层优化 数据链路层 整数规划 链接层 无线网络 无线 数学优化 图层(电子) 算法 网络数据包 电信 数学 有机化学 化学
作者
Yufan Yuan,Xiaoxiao Zhuo,Meiyan Liu,Yan Wei,Fengzhong Qu
出处
期刊:IEEE Internet of Things Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:: 1-1
标识
DOI:10.1109/jiot.2023.3335849
摘要

The characteristics of volatile ocean environments and complex acoustic communication channels have posed great difficulties to the design of real-time data transmission in underwater wireless sensor networks (UWSNs). In this paper, we develop a centralized cross-layer protocol that mitigates network interference and maximizes concurrent transmissions to reduce end-to-end delay. Instead of optimizing individual layers separately, we blend the traditional layered architecture and combine the physical layer, medium access control (MAC) layer, and network layer functions together. Specifically, we optimize the power control in the physical layer, link scheduling in the MAC layer, and routing in the network layer jointly to achieve a global optimization of end-to-end delay. Firstly, the joint design problem is formulated as a mixed integer linear programming (MILP) problem, which is an NP-hard problem and hard to solve mathematically. Then, we propose a bio-inspired-algorithm-based solution, namely discrete improved artificial bee colony (DIABC) algorithm, aiming at finding an approximate optimal cross-layer scheduling scheme. To further reduce end-to-end delay, we optimize the uplink frame structure and routing metric in the centralized cross-layer framework. The simulation results show that the proposed protocol achieves network performance improvement in terms of end-to-end delay, service rate, and energy consumption.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
KLAY完成签到,获得积分10
刚刚
美丽的若云完成签到 ,获得积分10
刚刚
刚刚
简单盛男发布了新的文献求助10
2秒前
www发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
猴猴猴完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
花卷卷完成签到,获得积分10
5秒前
大个应助夷则七采纳,获得10
6秒前
小蘑菇应助wxy2011采纳,获得10
6秒前
何处逢发布了新的文献求助20
7秒前
ilsa完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
儒雅天才完成签到,获得积分10
8秒前
花花完成签到,获得积分10
9秒前
11秒前
11秒前
LiesSelect发布了新的文献求助10
11秒前
123456完成签到,获得积分10
11秒前
13秒前
LLL发布了新的文献求助10
14秒前
陈宇蛟完成签到,获得积分10
14秒前
花花发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
14秒前
俏皮的一德完成签到,获得积分10
15秒前
暴躁的惜筠完成签到,获得积分10
16秒前
余樱发布了新的文献求助100
17秒前
南霖发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
扒拉发布了新的文献求助10
19秒前
科目三应助www采纳,获得10
19秒前
852应助自觉的白凝采纳,获得10
19秒前
河南老友发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
123完成签到,获得积分10
22秒前
23秒前
23秒前
爆米花应助开朗的又亦采纳,获得30
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6521534
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8314884
关于积分的说明 17786779
捐赠科研通 5623841
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2927686
邀请新用户注册赠送积分活动 1904458
关于科研通互助平台的介绍 1764637