A Cluster-Based Channel Assignment Algorithm for IEEE 802.11b/g Wireless Mesh Networks

IEEE 802.11b/g 무선 메쉬 네트워크를 위한 클러스터 기반 채널 할당 알고리즘

  • Cha, Si-Ho (Dept. of Multimedia Science, Chungwoon University) ;
  • Ryu, Min-Woo (Dept. of Computer Science, Kwangwoon University) ;
  • Cho, Kuk-Hyun (Dept. of Computer Science, Kwangwoon University) ;
  • Jo, Min-Ho (Graduate School of Information Management and Security, Korea University)
  • 차시호 (청운대학교 멀티미디어학과) ;
  • 류민우 (광운대학교 컴퓨터과학과) ;
  • 조국현 (광운대학교 컴퓨터과학과) ;
  • 조민호 (고려대학교 정보보호전문대학원)
  • Published : 2009.07.25

Abstract

Wireless mesh networks (WMNs) are emerging technologies that provide ubiquitous environments and wireless broadband access. The aggregate capacity of WMNs can be improved by minimizing the effect of channel interference. The IEEE 802.11b/g standard which is mainly used for the network interface technology in WMNs provides 3 multiple channels. We must consider the channel scanning delay and the channel dependency problem to effectively assign channels in like these multi-channel WMNs. This paper proposes a cluster-based channel assignment (CB-CA) algorithm for multi-channel WMNs to solve such problems. The CB-CA does not perform the channel scanning and the channel switching through assigning co-channel to the inter-cluster head (CH) links. In the CB-CA, the communication between the CH and cluster member (CM) nodes uses a channel has no effect on channels being used by the inter-CH links. Therefore, the CB-CA can minimize the interference within multi-channel environments. Our simulation results show that CB-CA can improve the performance of WMNs.

무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh Networks, WMNs)는 유비쿼터스 환경 및 무선 브로드밴드 액세스를 제공하기 위한 핵심적인 미래 기술로 대두되고 있다. WMN에서의 전체적인 성능은 채널의 간섭을 최소화함으로써 개선될 수 있다. WMN에서 주로 사용하는 네트워크 인터페이스 기술 중 하나인 IEEE 802.11b/g 스펙은 3 개의 멀티 채널을 지원한다. 이러한 멀티 채널 WMN에서 효율적인 채널 할당을 위해서는 채널 스캐닝 지연과 채널 의존성 문제를 고려해야 한다. 본 논문에서는 IEEE 802.11b/g WMN에서의 이러한 문제점들을 해결하기 위해 클러스터 기반의 채널 할당(Cluster-Based Channel Assignment, CB-CA) 알고리즘을 제안한다. CB-CA 알고리즘에서는 클러스터 헤드(Cluster Head, CH) 노드들 간에는 동일 채널을 사용함으로써 채널 스캐닝과 채널 스위칭을 수행하지 않는다. 해당 클러스터 멤버 (Cluster Member, CM) 노드들과의 통신에는 CH들 간의 통신 채널에 영향을 미치지 않는 채널을 할당함으로써 멀티채널에서 발생할 수 있는 간섭을 최소화 할 수 있다. 시뮬레이션 결과 본 논문에서 제안한 CB-CA 알고리즘이 WMNs의 성능을 향상시킬 수 있음을 입증하였다.

Keywords

References

  1. E. Hossain, K. K. Leung, 'Wireless Mesh Networks: Architectures and Protocols', Springer Media, 2008
  2. Y. Zhang, J. Luo, H. Hu, 'Wireless Mesh Networking: Architectures, Protocols and Standards', Auerbach Publication, 2007
  3. I. F. Akyildiz, X. Wang, 'A Survey on Wireless Mesh Networks;, IEEE Radio Communications, pp.S23-S30, Sep. 2005 https://doi.org/10.1016/j.comnet.2004.12.001
  4. S. Xu, T. Saadavi, 'Does the IEEE 802.11 MAC protocol work well in multihop ad hoc networks?', IEEE Communications Magazine, pp.130-137, Jun. 2001
  5. 802.11g-WP104-R, 'WHITE PAPER, IEEE 802.11g: The New Mainstream Wireless LAN Standard', Broadcom Corporation, 2003.http://www.54g.org/pdf/802.11g-WP104-RDS1.pdf
  6. C. Liu, Z. Liu, et al, 'A Clustering-Based Channel Assignment Algorithm and Routing Metric for Multi-channel Wireless Mesh Networks', Springer, Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 4742, pp.832-843, Aug. 2007 https://doi.org/10.1007/978-3-540-74742-0_74
  7. M. Marina, S. Das, 'A topology control approach for Utilizing multiple channels in multi-radio wireless mesh networks', IEEE International Conference on Broadband Networks (BroadNets), pp.381-390, Oct. 2005 https://doi.org/10.1016/j.comnet.2009.05.015
  8. M. Alicherry, R. Bhatia, L. E. Li, 'Joint Channel Assignment and Routing for Throughput Optimization in Multi-radio Wireless Mesh Networks', IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 24, No. 11, pp.1960-1971, Nov. 2006 https://doi.org/10.1109/JSAC.2006.881641
  9. IEEE Std. 802.11, 'Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications', 1999
  10. A. Raniwala, T. Chiueh, 'Architecture and Algorithms for an IEEE 802.11-Based Multi-Channel Wireless Mesh Network', IEEE Conference on Computer Communications (INFOCOM), pp.2223-2234, Mar. 2005
  11. S. A. Makram, M. Gunes, 'Distributed Channel Assignment for Multi-Radio Wireless Mesh Networks', IEEE Symposium on Computers and Communications (ISCC), pp.272-277, July 2008
  12. 김석형, 서영주, '멀티채널 무선 메쉬 네트워크에서의 채널 그룹을 이용한 거리 기반 채널 할당', 한국통신학회논문지, 제33권, 제2호, pp.1050-1057, 2008년 12월