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

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

A Rate Separating Multi-Channel Protocol for Improving Channel Diversity and Node Connectivity in IEEE 802.11 Mesh Networks

IEEE 802.11 메쉬 네트워크에서 채널 다양성과 노드 연결성 향상을 위한 레이트 분할 멀티 채널 프로토콜

  • 김석형 (포항공과대학교 컴퓨터공학과 모바일 네트워킹 연구실) ;
  • 서영주 (포항공과대학교 컴퓨터공학과 모바일 네트워킹 연구실) ;
  • 권동희 (SK 텔레콤)
  • Received : 2010.09.24
  • Accepted : 2010.11.30
  • Published : 2010.12.31
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Abstract

Wireless Mesh Networks (WMNs) provides Internet accesses to users by forming backbone networks via wireless links. A key problem of WMN is network capacity. For this, multi-channel and multi-rate functions of IEEE 802.11 can be utilized. Depending on channel assignments, multi-channel determines node connectivity and channel diversity. Also, in IEEE 802.11 multi-rate networks, the rate anomaly problem occurs, the phenomenon that low-rate links degrades the performance of high-rate links. In this paper, we propose rate separating multi-channel (RSMC) protocols that improves the node connectivity and channel diversity, and mitigates the rate anomaly problem. RSMC increases the channel diversity by forming tree-based WMNs and decreases the rate anomaly by separating different rate links on the tree via channels. In addition, it uses network connectivity (NC) algorithm to increase the node connectivity. Through simulations, we demonstrate that the RSMC shows improved performance than existing multi-channel protocols in terms of aggregate throughput, node connectivity, channel diversity.

무선 메쉬 네트워크는 무선 링크를 통해 백본 네트워크를 형성하여 사용자에게 인터넷 접근을 제공한다. WMN의 주요 이슈는 네트워크 용량이다. 이를 위해 IEEE 802.11 의 멀티 채널과 멀티 레이트를 활용할 수 있다. 채널은 채널 할당에 따라 노드 연결성 (node connectivity)과 채널 다양성 (channel diversity)을 결정한다. 또한, IEEE 802.11 멀티 레이트 네트워크에서는 RA (Rate Anomaly) 문제가 발생하는데, 이는 낮은 레이트 링크들이 높은 레이트 링크의 성능을 심각히 저하시키는 현상이다. 본 논문에서는 노드 연결성과 채널 다양성을 향상시키고 RA문제를 완화하는 레이트 분할 멀티 채널 (Rate Separating Multi-Channel, RSMC) 프로토콜을 제안한다. RSMC는 트리 기반 WMN를 형성하여 채널 다양성을 증가시키고, 다른 레이트를 사용하는 트리 위의 링크들을 채널로 분리시켜 RA를 줄인다. 또한, 노드 연결성을 증가하기 NC (Network Connectivity) 알고리즘을 사용한다. 시뮬레이션을 통해 RSMC이 기존 멀티 채널 프로토콜보다 총 처리율, 노드 연결성, 채널 다양성 측면에서 향상된 성능을 보임을 입증하였다.

Keywords

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