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The revenge of asynchronous protocols: Wake-up Radio-based Multi-hop Multi-channel MAC protocol for WSN

Authors :
Djidi, Nour El Hoda
Sampayo, Sebastian
Montavont, Julien
Courtay, Antoine
Gautier, Matthieu
Berder, Olivier
Noël, Thomas
Adaptive algorithms and architectures for energy-efficient wireless systems (GRANIT)
ARCHITECTURE (IRISA-D3)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube)
École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
This work is part of the project Wake-Up funded by the French National Research Agency (ANR).
ANR-17-CE25-0011,Wake-Up,Comment l'apparition de la Wake-up radio va révolutionner les réseaux IoT hétérogènes(2017)
Gautier, Matthieu
Comment l'apparition de la Wake-up radio va révolutionner les réseaux IoT hétérogènes - - Wake-Up2017 - ANR-17-CE25-0011 - AAPG2017 - VALID
Source :
IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Apr 2022, Austin, United States, IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), 10-13 avril 2022, Austin, TX, United States, IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), 10-13 avril 2022, Austin, TX, United States, Apr 2022, Austin, United States
Publication Year :
2022
Publisher :
HAL CCSD, 2022.

Abstract

International audience; Synchronized MAC protocols are now considered as the ultimate solution to access the medium in wireless sensor networks. They guarantee both high throughout and constant latency and achieve reasonable energy consumption performance. However, synchronization is achieved at the cost of a complex framework with low flexibility on its parameters that is not suitable for some network topologies or application requirements. By contrast, asynchronous MAC protocols are versatile by nature but suffer from the tradeoff between energy consumption and latency. However, the addition of Wake-up Radio (WuR) can reduce the energy consumption of such protocols while maintaining very low latency thanks to its always-on feature and ultra-low power consumption. In this article, we present WuR- based Multi-hop Multi-channel (W2M), an asynchronous MAC protocol for wireless sensor networks. We also provide a fair comparison with Time Synchronized Channel Hopping (TSCH) through an extensive simulation campaign based on Contiki-NG and Cooja. Our results show that in low traffic scenarios, W2M outperforms TSCH in reducing both the energy consumption and the latency (at least 68% of energy is saved), but at the cost of slightly lower reliability.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Apr 2022, Austin, United States, IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), 10-13 avril 2022, Austin, TX, United States, IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), 10-13 avril 2022, Austin, TX, United States, Apr 2022, Austin, United States
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ee510a6efef3c4f949c7d6495ea0ea16