Article Free Access Share on A performance comparison of multi-hop wireless ad hoc network routing protocols Authors: Josh Broch Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburg, PA Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburg, PAView Profile , David A. Maltz Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburg, PA Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburg, PAView Profile , David B. Johnson Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburg, PA Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburg, PAView Profile , Yih-Chun Hu Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburg, PA Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburg, PAView Profile , Jorjeta Jetcheva Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburg, PA Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburg, PAView Profile Authors Info & Claims MobiCom '98: Proceedings of the 4th annual ACM/IEEE international conference on Mobile computing and networkingOctober 1998 Pages 85–97https://doi.org/10.1145/288235.288256Online:25 October 1998Publication History 2,258citation13,149DownloadsMetricsTotal Citations2,258Total Downloads13,149Last 12 Months212Last 6 weeks49 Get Citation AlertsNew Citation Alert added!This alert has been successfully added and will be sent to:You will be notified whenever a record that you have chosen has been cited.To manage your alert preferences, click on the button below.Manage my AlertsNew Citation Alert!Please log in to your account Save to BinderSave to BinderCreate a New BinderNameCancelCreateExport CitationPublisher SiteeReaderPDF

a secure on-demand routing protocol for ad hoc networks.

The problem of idle listening is one of the most significant sources of energy consumption in wireless sensor nodes, and many techniques have been proposed based on duty cycling to reduce this cost. In this paper, we present a new asynchronous duty cycle MAC protocol, called Receiver-Initiated MAC (RI-MAC), that uses receiver-initiated data transmission in order to efficiently and effectively operate over a wide range of traffic loads. RI-MAC attempts to minimize the time a sender and its intended receiver occupy the wireless medium to find a rendezvous time for exchanging data, while still decoupling the sender and receiver's duty cycle schedules. We show the performance of RI-MAC through detailed ns-2 simulation and through measurements of an implementation in TinyOS in a testbed of MICAz motes. Compared to the prior asynchronous duty cycling approach of X-MAC, RI-MAC achieves higher throughput, packet delivery ratio, and power efficiency under a wide range of traffic loads. Especially when there are contending flows, such as bursty traffic or transmissions from hidden nodes, RI-MAC significantly improves throughput and packet delivery ratio. Even under light traffic load for which X-MAC is optimized, RI-MAC achieves the same high performance in terms of packet delivery ratio and latency while maintaining comparable power efficiency.

An ad hoc network is a collection of wireless computers (nodes), communicating among themselves over possibly multihop paths, without the help of any infrastructure such as base stations or access points. Although many previous ad hoc network routing protocols have been based in part on distance vector approaches, they have generally assumed a trusted environment. We design and evaluate the Secure Efficient Ad hoc Distance vector routing protocol (SEAD), a secure ad hoc network routing protocol based on the design of the Destination-Sequenced Distance-Vector routing protocol (DSDV). In order to support use with nodes of limited CPU processing capability, and to guard against denial-of-service (DoS) attacks in which an attacker attempts to cause other nodes to consume excess network bandwidth or processing time, we use efficient one-way hash functions and do not use asymmetric cryptographic operations in the protocol. SEAD performs well over the range of scenarios we tested, and is robust against multiple uncoordinated attackers creating incorrect routing state in any other node, even in spite of any active attackers or compromised nodes in the network.

Without realistic modeling of node mobility, simulation evaluation of performance of mobile ad hoc networks may not correlate well with performance in a real deployment. In this work, we present a new, realistic model of node motion based on the movement of vehicles on real street maps. Our model can be used with the ns-2 network simulator. We compare our model with the Random Waypoint mobility model, the most widely used mobility model. Results show that, in many ways, the Random Waypoint mobility model is a good approximation for simulating the motion of vehicles on a road, but there are situations in which our new model is better suited.

Article Free Access Share on Mobility support in IPv6 Authors: Charles E. Perkins T. J. Watson Research Center, IBM Corporation, Hawthorne, NY T. J. Watson Research Center, IBM Corporation, Hawthorne, NYView Profile , David B. Johnson Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PAView Profile Authors Info & Claims MobiCom '96: Proceedings of the 2nd annual international conference on Mobile computing and networkingNovember 1996 Pages 27–37https://doi.org/10.1145/236387.236400Online:01 November 1996Publication History 134citation2,892DownloadsMetricsTotal Citations134Total Downloads2,892Last 12 Months49Last 6 weeks20 Get Citation AlertsNew Citation Alert added!This alert has been successfully added and will be sent to:You will be notified whenever a record that you have chosen has been cited.To manage your alert preferences, click on the button below.Manage my AlertsNew Citation Alert!Please log in to your account Save to BinderSave to BinderCreate a New BinderNameCancelCreateExport CitationPublisher SiteeReaderPDF

Duty-cycle MAC protocols have been proposed to meet the demanding energy requirements of wireless sensor networks. Although existing duty-cycle MAC protocols such as S-MAC are power efficient, they introduce significant end-to-end delivery latency and provide poor traffic contention handling. In this paper, we present a new duty-cycle MAC protocol, called RMAC (the routing enhanced MAC protocol), that exploits cross-layer routing information in order to avoid these problems without sacrificing energy efficiency. In RMAC, a setup control frame can travel across multiple hops and schedule the upcoming data packet delivery along that route. Each intermediate relaying node for the data packet along these hops sleeps and intelligently wakes up at a scheduled time, so that its upstream node can send the data packet to it and it can immediately forward the data packet to its downstream node. When wireless medium contention occurs, RMAC moves contention traffic away from the busy area by delivering data packets over multiple hops in a single cycle, helping to reduce the contention in the area quickly. Our simulation results in ns-2 show that RMAC achieves significant improvement in end-to-end delivery latency over S-MAC and can handle traffic contention much more efficiently than S-MAC, without sacrificing energy efficiency or network throughput.

This paper presents PW-MAC (Predictive-Wakeup MAC), a new energy-efficient MAC protocol based on asynchronous duty cycling. In PW-MAC, nodes each wake up to receive at randomized, asynchronous times. PW-MAC minimizes sensor node energy consumption by enabling senders to predict receiver wakeup times; to enable accurate predictions, PW-MAC introduces an on-demand prediction error correction mechanism that effectively addresses timing challenges such as unpredictable hardware and operating system delays and clock drift. PW-MAC also introduces an efficient prediction-based retransmission mechanism to achieve high energy efficiency even when wireless collisions occur and packets must be retransmitted. We evaluate PW-MAC on a testbed of MICAz motes and compare it to X-MAC, WiseMAC, and RI-MAC, three previous energy-efficient MAC protocols, under multiple concurrent multihop traffic flows and under hidden-terminal scenarios and scenarios in which nodes have wakeup schedule conflicts. In all experiments, PW-MAC significantly outperformed these other protocols. For example, evaluated on scenarios with 15 concurrent transceivers in the network, the average sender duty cycle for X-MAC, WiseMAC, and RI-MAC were all over 66%, while PW-MAC's average sender duty cycle was only 11%; the delivery latency for PW-MAC in these scenarios was less than 5% that for WiseMAC and X-MAC. In all experiments, PW-MAC maintained a delivery ratio of 100%.

Duty cycling is a widely used mechanism in wireless sensor networks (WSNs) to reduce energy consumption due to idle listening, but this mechanism also introduces additional latency in packet delivery. Several schemes have been proposed to mitigate this latency, but they are mainly optimized for light traffic loads. A WSN, however, could often experience bursty and high traffic loads, such as due to broadcast or convergecast traffic. In this paper, we present a new MAC protocol, called Demand Wakeup MAC (DW-MAC), that introduces a new low-overhead scheduling algorithm that allows nodes to wake up on demand during the Sleep period of an operational cycle and ensures that data transmissions do not collide at their intended receivers. This demand wakeup adaptively increases effective channel capacity during an operational cycle as traffic load increases, allowing DW-MAC to achieve low delivery latency under a wide range of traffic loads including both unicast and broadcast traffic. We compare DW-MAC with S-MAC (with and without adaptive listening) and with RMAC using ns-2 and show that DW-MAC outperforms these protocols, with increasing benefits as traffic load increases. For example, under high unicast traffic load, DW-MAC reduces delivery latency by 70% compared to S-MAC and RMAC, and uses only 50% of the energy consumed with S-MAC with adaptive listening. Under broadcast traffic, DW-MAC reduces latency by more than 50% on average while maintaining higher energy efficiency.