Mobile ad hoc networks (MANETs) represent complex distributed systems that comprise wireless mobile nodes that can freely and dynamically self-organize into arbitrary and temporary, “ad-hoc” network topologies, allowing people and devices to seamlessly internetwork in areas with no pre-existing communication infrastructure, e.g., disaster recovery environments. Ad hoc networking concept is not a new one, having been around in various forms for over 20 years. Traditionally, tactical networks have been the only communication networking application that followed the ad hoc paradigm. Recently, the introduction of new technologies such as the Bluetooth, IEEE 802.11 and Hyperlan are helping enable eventual commercial MANET deployments outside the military domain. These recent evolutions have been generating a renewed and growing interest in the research and development of MANET. This paper attempts to provide a comprehensive overview of this dynamic field. It first explains the important role that mobile ad hoc networks play in the evolution of future wireless technologies. Then, it reviews the latest research activities in these areas, including a summary of MANET’s characteristics, capabilities, applications, and design constraints. The paper concludes by presenting a set of challenges and problems requiring further research in the future.

In wireless LANs (WLANs), the medium access control (MAC) protocol is the main element that determines the efficiency in sharing the limited communication bandwidth of the wireless channel. In this paper we focus on the efficiency of the IEEE 802.11 standard for WLANs. Specifically, we analytically derive the average size of the contention window that maximizes the throughput, hereafter theoretical throughput limit, and we show that: 1) depending on the network configuration, the standard can operate very far from the theoretical throughput limit; and 2) an appropriate tuning of the backoff algorithm can drive the IEEE 802.11 protocol close to the theoretical throughput limit. Hence we propose a distributed algorithm that enables each station to tune its backoff algorithm at run-time. The performances of the IEEE 802.11 protocol, enhanced with our algorithm, are extensively investigated by simulation. Specifically, we investigate the sensitiveness of our algorithm to some network configuration parameters (number of active stations, presence of hidden terminals). Our results indicate that the capacity of the enhanced protocol is very close to the theoretical upper bound in all the configurations analyzed.

Opportunistic networks are one of the most interesting evolutions of MANETs. In opportunistic networks, mobile nodes are enabled to communicate with each other even if a route connecting them never exists. Furthermore, nodes are not supposed to possess or acquire any knowledge about the network topology, which (instead) is necessary in traditional MANET routing protocols. Routes are built dynamically, while messages are en route between the sender and the destination(s), and any possible node can opportunistically be used as next hop, provided it is likely to bring the message closer to the final destination. These requirements make opportunistic networks a challenging and promising research field. In this article we survey the most interesting case studies related to opportunistic networking and discuss and organize a taxonomy for the main routing and forwarding approaches in this challenging environment. We finally envision further possible scenarios to make opportunistic networks part of the next-generation Internet

In spite of the massive efforts in researching and developing mobile ad hoc networks in the last decade, this type of network has not yet witnessed mass market deployment. The low commercial penetration of products based on ad hoc networking technology could be explained by noting that the ongoing research is mainly focused on implementing military or specialized civilian applications. On the other hand, users are interested in general-purpose applications where high bandwidth and open access to the Internet are consolidated and cheap commodities. To turn mobile ad hoc networks into a commodity, we should move to more pragmatic "opportunistic ad hoc networking" in which multihop ad hoc networks are not isolated self-configured networks, but rather emerge as a flexible and low-cost extension of wired infrastructure networks coexisting with them. Indeed, a new class of networks is emerging from this view: mesh networks. This article provides an overview of mesh networking technology. In particular, starting from commercial case studies we describe the core building blocks and distinct features on which wireless mesh networks should be based. We provide a survey of the current state of the art in off-the-shelf and proprietary solutions to build wireless mesh networks. Finally, we address the challenges of designing a high-performance, scalable, and cost-effective wireless mesh network.

In WLANs, the medium access control (MAC) protocol is the main element that determines the efficiency of sharing the limited communication bandwidth of the wireless channel. The fraction of channel bandwidth used by successfully transmitted messages gives a good indication of the protocol efficiency, and its maximum value is referred to as protocol capacity. In a previous paper we have derived the theoretical limit of the IEEE 802.11 MAC protocol capacity. In addition, we showed that if a station has an exact knowledge of the network status, it is possible to tune its backoff algorithm to achieve a protocol capacity very close to its theoretical bound. Unfortunately, in a real case, a station does not have an exact knowledge of the network and load configurations (i.e., number of active stations and length of the message transmitted on the channel) but it can only estimate it. In this work we analytically study the performance of the IEEE 802.11 protocol with a dynamically tuned backoff based on the estimation of the network status. Results obtained indicate that under stationary traffic and network configurations (i.e., constant average message length and fixed number of active stations), the capacity of the enhanced protocol approaches the theoretical limits in all the configurations analyzed. In addition, by exploiting the analytical model, we investigate the protocol performance in transient conditions (i.e., when the number of active stations sharply changes).

In this article we discuss the state of the art of (mobile) multihop ad hoc networking. This paradigm has often been identified with the solutions developed inside the IETF MANET working group, and for this reason it is called the MANET paradigm. However, they do not coincide, and in the last decade they clearly diverged. In this article, we start from the reasons why the MANET paradigm did not have a major impact on computer communications, and we discuss the evolution of the multihop ad hoc networking paradigm by building on the lessons learned from the MANET research. Specifically, we analyze four successful networking paradigms, mesh, sensor, opportunistic, and vehicular networks, that emerged from the MANET world as a more pragmatic application of the multihop ad hoc networking paradigm. We also present the new research directions in the multihop ad hoc networking field: peoplecentric networking, triggered by the increasing penetration of the smartphones in everyday life, which is generating a people-centric revolution in computing and communications.

Mobile ad hoc network researchers face the challenge of achieving full functionality with good performance while linking the new technology to the rest of the Internet. A strict layered design is not flexible enough to cope with the dynamics of manet environments, however, and will prevent performance optimizations. The MobileMan cross-layer architecture offers an alternative to the pure layered approach that promotes stricter local interaction among protocols in a manet node.

We use data on frequencies of bi-directional posts to define edges (or relationships) in two Facebook datasets and a Twitter dataset and use these to create ego-centric social networks. We explore the internal structure of these networks to determine whether they have the same kind of layered structure as has been found in offline face-to-face networks (which have a distinctively scaled structure with successively inclusive layers at 5, 15, 50 and 150 alters). The two Facebook datasets are best described by a four-layer structure and the Twitter dataset by a five-layer structure. The absolute sizes of these layers and the mean frequencies of contact with alters within each layer match very closely the observed values from offline networks. In addition, all three datasets reveal the existence of an innermost network layer at ∼1.5 alters. Our analyses thus confirm the existence of the layered structure of ego-centric social networks with a very much larger sample (in total, >185,000 egos) than those previously used to describe them, as well as identifying the existence of an additional network layer whose existence was only hypothesised in offline social networks. In addition, our analyses indicate that online communities have very similar structural characteristics to offline face-to-face networks.

The purpose of this survey is to present a critical overview of smart grid concepts, with a special focus on the role that communication, networking and middleware technologies will have in the transformation of existing electric power systems into smart grids. First of all we elaborate on the key technological, economical and societal drivers for the development of smart grids. By adopting a data-centric perspective we present a conceptual model of communication systems for smart grids, and we identify functional components, technologies, network topologies and communication services that are needed to support smart grid communications. Then, we introduce the fundamental research challenges in this field including communication reliability and timeliness, QoS support, data management services, and autonomic behaviors. Finally, we discuss the main solutions proposed in the literature for each of them, and we identify possible future research directions.