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  • IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS//(2022)

    Volumen: 1, Numero: 1, Páginas: [16] p.

    ON THE BEHAVIOR OF SYNCHRONOUS DATA TRANSMISSION IN WUR ENABLED IOT NETWORKS: PROTOCOL AND ABSORBING MARKOV CHAIN BASED MODELING

    Abstract

    Abstract?In wake-up radio (WuR) enabled Internet of things (IoT) networks, a data communication occurs in a synchronous or asynchronous manner initiated either by a transmitter or receiver. A synchronous transmission is triggered when multiple devices report an event simultaneously, or by a common wake-up call. In this paper, we focus on synchronous transmissions and propose a multicast triggered synchronous transmission protocol, abbreviated as MURIST, which enables contention based and coordinated data transmissions among distributed devices in order to reduce transmissions latency and energy consumption. Furthermore, we develop a novel analytical model based on an absorbing Markov chain to evaluate the performance of MURIST in a network cluster. Unlike existing models that are merely targeted at the behavior of a single device, the novelty of our model resides in a generic framework to assess the behavior of a cluster of devices for synchronous data transmissions. Based on the analytical model, we obtain closed-form expressions for the distributions of successful and discarded transmissions, number of collisions, and delay, as well as for energy consumption. Extensive simulations are performed to validate the accuracy of the analytical model and evaluate the performance of our scheme versus that of two other schemes.


    Keywords


    Index Terms?IoT networks, wake-up radio, medium access control, absorbing Markov chain.


    Resumen

    Resumen?En wake-up radio (WuR) habilitó Internet de las cosas(IoT), una comunicación de datos se produce de forma síncronao manera asíncrona iniciada por un transmisor oreceptor. Una transmisión síncrona se activa cuando múltipleslos dispositivos informan un evento simultáneamente, o por un despertador comúnllamar. En este artículo, nos centramos en las transmisiones síncronas yproponer un protocolo de transmisión síncrona activada por multidifusión,abreviado como MURIST, que permite la contención basada ytransmisiones de datos coordinadas entre dispositivos distribuidos enpara reducir la latencia de las transmisiones y el consumo de energía.Además, desarrollamos un modelo analítico novedoso basado en unabsorción de la cadena de Markov para evaluar el rendimiento de MURISTen un clúster de red. A diferencia de los modelos existentes que son meramentedirigido al comportamiento de un solo dispositivo, la novedad de nuestromodelo reside en un marco genérico para evaluar el comportamiento de unclúster de dispositivos para transmisiones de datos síncronos. Residencia enel modelo analítico, obtenemos expresiones de forma cerrada para eldistribuciones de transmisiones exitosas y descartadas, númerocolisiones y retrasos, así como por el consumo de energía.Se realizan extensas simulaciones para validar la precisión deel modelo analítico y evaluar el rendimiento de nuestro esquemafrente al de otros dos esquemas.


    Palabras Clave


    redes IoT, radio despertador, acceso medio control, absorbiendo la cadena de Markov





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