The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Message Complexity Analysis of TDMA Ad-hoc Network MAC Protocols

TDMA Ad-hoc 네트워크 MAC 프로토콜의 메시지 복잡도 분석

  • 김상철 (국민대학교 전자정보통신대학 컴퓨터공학부)
  • Published : 2009.08.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper analyses the message complexity of TDMA ad hoc MAC protocols. Since the network resource of ad hoc networks is limited due to the multiple interferences and the contention-based wireless channel, the scalability issue is one of the main research topics in developing ad hoc algorithms. Simulation demonstrates that SMACS protocol has the lowest message complexity, whereas TMMAC has the highest. In addition, it is found that since the effect of unicast dominates in the message complexity compared to other factors with an increasing number of nodes, Z-MAC tends to have the property of linearity, whereas BMA and TMMAC show exponential increases in their complexities.

본 논문에서는 TDMA ad hoc MAC 프로토콜들의 메시지 복잡도를 분석한다. Ad hoc 네트워크의 자원은 간섭과 경쟁 기반 무선 통신 채널로 제한되기 때문에 ad hoc 알고리즘을 개발하는 데 있어 노드 수의 증가에 따른 유연한 확장성(Scalability) 문제는 주요한 연구 과제 중의 하나이다. 분석 기법을 적용한 결과, MAC 프로토콜들 중에서 TMMAC가 가장 높은 메시지 복잡도를 가졌으며, SMACS 프로토콜이 가장 낮은 메시지 복잡도를 보였다. 네트워크의 크기가 커질수록 유니캐스트에 의한 메시지 복잡도의 영향이 증가함으로, $N^2$항목을 가지고 있는 Z-MAC, BMA, TMMAC에서 Z-MAC은 노드 수의 증가에 따라 복잡도가 선형적으로 상승하는 반면, BMA와 TMMAC의 복잡도는 지수 형태로 상승함을 밝혔다.

Keywords

References

  1. I. Rhee, A. Warrier, M. Aia, J. Min, and M.L. Sichitiu, 'Z-MAC: A Hybrid MAC for Wireless Sensor Networks,' IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 16, iss. 3, pp. 511-524, Jun 2008 https://doi.org/10.1109/TNET.2007.900704
  2. J. Li and G. Y. Lazarou, 'A bit-map-assisted energy-efficient MAC scheme for wireless sensor networks,' Proceedings of the 3rd international symposium on Information processing in sensor networks table of contents, pp. 55-60, 2004. https://doi.org/10.1145/984622.984631
  3. K. Arisha, M. Youssef, and M. Younis, 'Energy- Aware TDMA-Based MAC for Sensor Networks,' IEEE IMPACCT, pp. 21-40, 2002 https://doi.org/10.1007/0-306-47720-3_2
  4. J.Zhang, G. Zhou, C. Huang, S.-H. Son, and J.-A. Stankovic, 'TMMAC: An Energy Efficient Multi-Channel MAC Protocol for Ad Hoc Networks,' ICC '07, pp. 3554-3561, 2007. https://doi.org/10.1109/ICC.2007.587
  5. V. Rajendran, K .Obraczka, and J.J. Garcia- Luna-Aceves, "Energy-Efficient, Collision-Free Medium Access Control for Wireless Sensor Networks," Wireless Networks, 2006, vol. 12, no. 1, pp. 63-78, Feb. 2006. https://doi.org/10.1007/s11276-006-6151-z
  6. K. Sohrabi, J. Gao, V. Ailawadhi, and G.J. Pottie, "Protocols for selforganization of a wireless sensor network," IEEE Personal Communications, vol. 7, iss. 5, pp. 16-27, Oct. 2000. https://doi.org/10.1109/98.878532
  7. C-. C. Shen, C. Srisathapornphat, R. L. Z. Huang, C. Jaikaeo, and E.L. Lloyd, "CLTC: A cluseter-based topology control framework for ad hoc networks," IEEE Trans. Mobile Computing, vol. 3, no. 1, pp. 18-32, Jan.-Mar. 2004. https://doi.org/10.1109/TMC.2004.1261814