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

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

DOI QR Code

Analysis of Neighbor Discovery Process with Directional Antenna for IEEE 802.15.3c

IEEE 802.15.3c 기반에서 지향성 안테나를 사용했을 때의 이웃장치 탐지과정 분석

  • 김미정 (고려대학교 공과대학 정보통신기술연구소) ;
  • 이우용 (한국전자통신연구원)
  • Received : 2011.09.30
  • Accepted : 2012.01.02
  • Published : 2012.01.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The neighbor discovery using directional antennas in mmWave band is a prerequisite for communications and this issue is crucial and urgent. In this paper, the synchronized, direct, two-way directional neighbor discovery process is analyzed mathematically for mmWave WPANs. The analysis is based on the values which are derived from the effect of using directional antennas. The neighbor discovery probability for a given amount of time is considered and several performance measures such as the optimal sojourn time are derived in closed forms. Numerical results are obtained using parameters based on the IEEE 802.15.3c. The mathematical analysis provides the theoretical basis for the directional neighbor discovery process.

밀리미터파 대역에서의 이웃장치 탐지는 이 대역의 통신에서의 필수 선제조건이므로 아주 중요하고 또한 긴급한 문제이다. 본 논문에서는 모든 장치에 지향성 안테나가 탑재되어 있는 경우 밀리미터파 대역 개인영역 무선네트워크에서 지향성 안테나의 효과를 기반으로 한 동기식, direct, two-way 지향성 이웃장치 탐지과정을 분석한다. 주어진 시간동안 발견되는 장치의 비율과 한 방향에서 머무르는 최적의 시간 등과 같은 측도를 수학적으로 표현하였다. IEEE 802.15.3c 표준을 기반으로 한 분석결과는 지향성 안테나를 사용하는 경우의 이웃장치 탐지의 효율성을 보여준다. 본 연구는 밀리미터파 대역에서 이웃장치 탐지에 관한 이론적 기반을 제공할 것으로 보인다.

Keywords

References

  1. G. Pei, M. M. Albuquerque, J. H. Kim, D. P. Nast, and P. R. Norris, "A Neighbor Discovery Protocol for Directional Antenna Networks," in Proc. MILCOM, 1, pp. 487-492, Oct. 2005.
  2. Z. Zhang, "Performance of Neighbor Discovery Algorithms in Mobile Ad Hoc self-configuring Networks with Directional Antennas," in Proc. MILCOM, 5, pp. 3162-3168, Oct. 2005.
  3. X. An and R. Hekmat, "Self-Adaptive Neighbor Discovery in Ad Hoc Networks with Directional Antennas," in Proc. Mobile and Wireless Commun. Summit, pp. 1-5, July 2007.
  4. S. Vasudevan, D. Towsley, D. Goeckel, and R. Khalili, "Neighbor Discovery in Wireless Networks and the Coupon Collector's Problem," in Proc. MobiCom, pp. 181-192, Sept. 2009.
  5. X. An, "Medium Access Control and Network Layer Design for 60GHz Wireless Personal Area Networks," dissertation for Ph.D., June 2010.
  6. M. Duke, G. Pei, and J. Kim, "Performance of 3-Dimensional Scans with Narrow-Beam Directional Antennas," in Proc. VTC, pp. 1-5, Sept. 2006.
  7. J. Ning, T.-S. Kim, and S. V. Krishnamurthy, "Directional Neighbor Discovery in 60 GHz Indoor Wireless Networks," in Proc. MSWiM, pp. 365-373, Oct. 2009.
  8. X. An, R. Hekmat, "Directional MAC Protocol for Millimeter Wave based Wireless Personal Area Networks," in Proc. VTC, pp. 1636-1640, May 2008.
  9. S.-K. Yong, IEEE 802.15.3c Channel Modeling Sub-committee Report, IEEE P802.15 Wireless Personal Area Networks, March 2007.
  10. L. X. Cai, L. Cai, and X. Shen, and J. W. Mark, "REX: a Randomized EXclusive Region based Scheduling Scheme for mmWave WPANs with Directional Antenna," IEEE Trans. on Wireless Commun., 9(1), pp. 113-121, 2010. https://doi.org/10.1109/TWC.2010.01.070503
  11. M. Kim, Y. Kim, and W. Lee, "Performance Analysis of Directional CSMA/CA for IEEE 802.15.3c under Saturation Environments," ETRI Journal 2012년 2월 게제 예정.
  12. Math world. Square line picking. Available at http://mathworld.wolfram.com/SquareLinePicking.html.