Multi-channel MAC Protocol for Improving Channel Efficiency in Wireless Networks

무선 네트워크에서 채널 효율성을 높이기 위한 멀티채널 MAC 프로토콜

  • 김영경 (인하대학교 정보통신 대학원 멀티미디어 통신망 연구실) ;
  • 유상조 (인하대학교 정보통신 대학원 멀티미디어 통신망 연구실)
  • Published : 2008.05.31

Abstract

In this paper, we propose a new multi-channel MAC protocol to improve the channel efficiency by using two interfaces. Most of previous researches that have considered multi-channel wireless network environments use a common control channel to exchange control signals and they have a bottle neck problem at common control channel as increasing the number of data channels. In the proposed MAC protocol, we separate receiving and transmitting channels so that sending and receiving data and control packets at the same time is possible. It increases the total network throughput. Since there is no common control channel, the network does not suffer from the bottle neck problem. By applying a TDMA scheme, we can avoid packet collisions between data packets and control packets and reduce the possibility of CTS or ACK packet collisions. Simulation results show that the proposed multi-channel MAC protocol improves the total network throughput and channel efficiency compared with the existing method.

본 논문은 무선 네트워크 환경에서 채널 효율성을 높이기 위하여 두 개의 인터페이스를 사용하는 새로운 멀티채널 MAC 프로토콜을 제안하였다. 멀티채널 환경에서 기존에 제안된 대부분의 연구들은 컨트롤 메시지를 교환하기 위하여 공통 컨트롤 채널을 사용하였는데, 이것은 데이터 채널이 증가할 때 공통 컨트롤 채널에서 병목 현상을 야기 시킨다. 본 논문에서는 제안하는 멀티채널 MAC 프로토콜은 송수신용 채널을 분리하여 데이터와 컨트롤 패킷을 동시에 송수신하여 전체 네트워크 처리량을 높이고, 공통 컨트롤 채널이 없기 때문에 병목현상 문제가 발생하지 않는다. 또한 TDMA 방식을 사용하여 데이터 패킷과 컨트롤 패킷의 충돌을 피할 수 있고, 멀티채널환경에서 송수신 인터페이스가 다를 경우 발생하는 CTS 패킷이나 ACK 패킷의 충돌 가능성을 줄였다. 모의실험결과는 제안된 멀티채널 MAC 프로토콜이 기존의 방법과 비교해서 전체 네트워크 처리량과 채널 효율성을 크게 향상시키는 것을 보여준다.

Keywords

References

  1. IEEE Std. P802.11, 'Wireless LAN-Medium Access Control and Physical Layer Specification,' 1999
  2. Shih-Lin Wu, Chih-Yu Lin, Yu-Chee Tseng, and Jang-Ping Sheu, 'A New Multi-Channel MAC Protocol with On-Demand Channel Assignment for Multi-Hop Mobile Ad Hoc Networks,' International Symposium on Parallel Architectures, Algorithms and Networks (ISPAN), pp.232-237, 2000
  3. N. Jain and S. Das, 'A Mutlichannel CSMA MAC Protocol with Receiver-Based Channel Selection for Mutlihop Wireless Networks,' in Proceedings of the 9th Int. Conf. on Computer Communications and Networks (IC3N), Oct. 2001
  4. P Kyasanur, J So, C Chereddi, NH Vaidya, 'Multi channel Mesh Networks: Challenge and Protocols,' Wireless Communications, Vol.13, No.2, pp.30-36, 2006
  5. Richard Draves, Jitendra Padhye, and Brian Zill, 'Routing in Multi-Radio, Multi-Hop Wireless Mesh Networks,' in ACM Mobicom, pp.114-128, 2004
  6. Ashish Raniwala, Kartik Gopalan, and Tzicker Chiueh, 'Centralized Channel Assignment and Routing Algorithms for Multi-Channel Wireless Mesh Networks,' Mobile Computing and Communications Review, Vol.8, No.2, pp.50-65, April 2004 https://doi.org/10.1145/997122.997130
  7. Jungmin So and Nitin H. Vaidya, 'Multi-channel MAC for Ad Hoc Networks: Handling Multi-Channel Hidden Terminals using a Single Transceiver,' in Mobihoc, 2004
  8. Paramvir Bahl, Ranveer Chandra, and John Dunagan, 'SSCH: Slotted Seeded Channel Hopping for Capacity Improvement in IEEE 802.11 Ad-Hoc Wireless Networks,' in ACM Mobicom, pp.222-233, 2004