무선 멀티홉 네트워크에서의 성능 향상을 위한 MAC 및 위치기반 라우팅 기법 개발
Development of MAC and Geographical Routing protocols for improving throughput in Wireless Multihop Networks
- 주제(키워드) 무선 멀티홉 네트워크 , MAC , 위치기반 라우팅 기법
- 발행기관 아주대학교 정보통신전문대학원
- 지도교수 고영배
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 정보통신전문대학원 정보통신공학과
- 본문언어 영어
초록/요약
Wireless multi-hop networks are core technologies for the future ubiquitous networks. Limitations of wireless single hop networks such as range and cost can be overcome by wireless multi-hop networks. However, wireless multi-hop networks suffer from throughput degradation. Currently, there has been proposed various routing and MAC protocols for improving the throughput in wireless multi-hop networks. Especially, geographical routing protocols are proved to have several advantages in that they do not require a route discovery process separately and a periodic route management that are required in traditional ad hoc routing protocols. Also the physical carrier sensing mechanism and virtual carrier sensing mechanism which have used RTS (Request-To-Send) and CTS (Clear-To-Send) packets control in order to prevent collision in the single hop wireless communications based on IEEE 802.11 standards. In this thesis, I proposed a new routing protocol utilizing a multi-rate feature and MAC protocol improving the spatial reuse in the multi-hop wireless network. The proposed routing protocol considers the geographical information as well as the multi-rate feature in order to choose an adequate path that provides a high performance. In addition, the proposed MAC protocol improves the entire network throughput in multi-hop wireless networks by exploiting a signal awareness to prevent any inadequate the data transmission that may cause packet collision but also releases blocked data transmission unnecessarily. I believe these proposed algorithms can be exploited for Wireless multi-hop networks such as Mobile Ad Hoc Networks (MANET) or Wireless Mesh Networks (WMN).
more초록/요약
무선 멀티 홉 기술은 언제 어디서나 자유롭게 통신망에 접속할 수 있는 유비쿼터스 사회를 실현하기 위한 기반 기술로써 각광받고 있다. 무선 멀티 홉 기술은 기존의 단일 홉 통신 기술에서 공간적·비용적인 한계를 극복할 수 있는 장점을 가지고 있는 반면 상대적으로 낮은 성능으로 인한 한계를 가지고 있다. 현재 무선 멀티 홉 네트워크의 성능 향상을 위해 라우팅 및 MAC 계층 등에서 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 최근 위치정보를 활용하여 별도의 경로 탐색 및 유지 관리가 필요 없는 라우팅 기법을 통해 네트워크 계층의 성능을 향상시키는 연구가 진행되었다. 또한 IEEE 802.11 표준에서는 패킷 충돌을 방지하기 위하여 PCS (Physical Carrier Sensing) 기법과 RTS (Request-To-Send)와 CTS (Clear-To-Send) 제어 패킷을 이용한 VCS (Virtual Carrier Sensing)기법을 사용함으로써, MAC 계층에서 효율적으로 무선 자원을 공유한다. 본 논문에서는 무선 멀티 홉 환경에서 다중 전송률을 활용한 라우팅 기법과 공간 재활용을 증가시킬 수 있는 MAC 기법을 제안하고 성능을 평가하였다. 제안된 라우팅 기법은 위치정보와 함께 다중 전송률을 고려함으로써 보다 높은 성능을 제공할 줄 수 있는 경로를 선택한다. 또한 MAC 계층에서 잠재적인 패킷 충돌을 방지하며 이와 동시에 불필요하게 전송이 지연된 패킷을 전송할 수 있는 Signal-Aware MAC 기법을 제안함으로써 네트워크의 성능을 향상 시킬 수 있었다. 제안된 기법은 이동 애드 혹 네트워크 (Mobile Ad Hoc Network: MANET) 및 무선 메쉬 네트워크 등 다양한 멀티 홉 네트워크 환경에서 활용될 수 있다.
more목차
Chapter 1 INTRODUCTION = 1
Chapter 2 A NEW GEOGRAPHICAL ROUTING FOR MULTI-RATE MOBILE AD HOC NETWORKS = 3
2.1 INTRODUCTION = 3
2.2 RELATED WORK = 4
2.3 THE PROPOSED SCHEMES = 6
2.3.1 HIGH RATE PREFERABLE (HRP) GREEDY FORWARDING = 6
2.3.2 LOCATION AND RATE INFORMATION BASED (LRI) GREEDY FORWARDING = 8
2.4 PERFORMANCE EVALUATION = 9
2.5 CONCLUSIONS = 12
Chapter 3 USING CONTROL FRAME SIGNAL FOR IMPROVING PERFORMANCE IN IEEE 802.11-BASED MULTI-HOP WIRELESS NETWORKS = 17
3.1 INTRODUCTION = 17
3.2 RELATED WORK = 18
3.3 PROBLEM DEFINITION = 20
3.3.1 RADIO RANGE AND PROBLEM DEFINITIONS IN THE IEEE 802.11MAC = 20
3.3.2 EFFECT OF CARRIER SENSING WITH INTERFERENCE = 24
3.4 SIGNAL AWARE MAC (SA-MAC) = 26
3.4.1 DISTINGUISHING SIGNALS FROM A SENDER AND A RECEIVER = 27
3.4.2 RELEASING UNNECESSARY BLOCKING AND REMOVING HIDDEN TERMINAL PROBLEMS = 29
3.5 PERFORMANCE EVALUATION = 32
3.6 CONCLUSIONS = 35
Chapter 4 CONCLUSIONS = 36
REFERENCES = 37
