Improved Throughput Scaling of Large Ultra-Wide Band Ad Hoc Networks

We show improved throughput scaling laws for an ultra-wide band (UWB) ad hoc network, in which n wireless nodes are randomly located. First, we consider the case where a modified hierarchical cooperation (HC) strategy is used. Then, in a dense network of unit area, our result indicates that the derived throughput scaling depends on the path-loss exponent ${\alpha}$ for certain operating regimes due to the power-limited characteristics. It also turns out that the HC protocol is dominant for 2 < ${\alpha}$ < 3 while using the nearest multihop (MH) routing leads to a higher throughput for ${\alpha}{\geq}3$. Second, the impact and benefits of infrastructure support are analyzed, where m base stations (BSs) are regularly placed in UWB networks. In this case, the derived throughput scaling depends on ${\alpha}$ due to the power-limited characteristics for all operating regimes. Furthermore, it is shown that the total throughput scales linearly with parameter m as m is larger than a certain level. Hence, the use of either HC or infrastructure is helpful in improving the throughput of UWB networks in some conditions.

거대 초 광 대역 애드 혹 네트워크에서의 개선된 용량 스케일링

n개의 무선 노드가 랜덤하게 위치한 초 광 대역 애드 혹 네트워크에서의 개선된 용량 스케일링 법칙을 보인다. 먼저, 수정된 계층적 협력 기술이 사용되는 경우를 고려한다. 단위 면적의 밀집 네트워크에서, 유도한 용량 스케일링은 전력 제한된 성격 때문에 특정 동작 영역에서 경로손실 지수 ${\alpha}$에 의존함을 보인다. 또한, 계층적 협력 기술은 2 < ${\alpha}$ < 3에서 우월하지만 ${\alpha}{\geq}3$에 대해서는 다중 홉 라우팅을 사용하는 것이 더 높은 용량을 취득함이 밝혀진다. 둘째로, m개의 기지국이 초 광 대역 네트워크에 균일하게 분포한 경우, 인프라 구조의 영향 및 이득을 분석한다. 이때, 모든 동작 영역에 대해 전력 제한된 성격 때문에, 유도한 용량 스케일링은 ${\alpha}$에 의존한다. 게다가, 변수 m이 특정 레벨 이상일 때 전체 용량이 m과 함께 선형적으로 스케일함을 보인다. 그러므로 계층적 협력 또는 인프라 구조의 사용은 특정 조건에서 초 광 대역 네트워크의 용량을 개선하는데 도움이 된다.