The previous approach to the multicast problem for ad hoc networks is to resolve at networks layer. As a result, there are many multicast routing protocols based on multicast delivery structure in mobile ad hoc networks. In mobile ad hoc networks, one important issue is how to increase channel utilization while accounting for hidden-terminals. In case of unicast traffic, IEEE 802.11 MAC uses a collision avoidance scheme with RTS/CTS/ACK to resolve hidden terminal problem. In case of broadcast packets in IEEE 802.11, the sending node executes collision avoidance and then transmits broadcast data. But there are no specific solutions for reliable multicast data transmission in mobile ad hoc networks. For multicast traffic in ad hoc networks, we must consider hidden terminals, channel noise, frame length and mutual coexistence with traditional ad hoc unicast MAC scheme (RTS/CTS/ACK).
In this thesis, we propose two kinds of new medium access control schemes combining RTS/CTS/ACK with scheduling property to avoid collision by including the additional information in the RTS message for multicast service. One is a scheme minimizing unicast traffic throughput degradation by the multicast traffic and the other is a scheme maximizing multicast traffic throughput. We demonstrate the advantage of our new medium access control protocols based on multicast in ad hoc networks through analysis and simulations. Proposed schemes, together with the extra benefits such as power saving and the achievement of higher channel utilization than CSMA or multiple unicast, show the ways to support multicast service in mobile ad hoc networks coexisting with previous unicast and broadcast medium access control scheme.
애드혹 네트웍 환경에서 멀티케스트를 수행하기 위하여 기존의 연구는 주로 네트웍 계층에서 수행되었다. 이 결과 많은 멀티캐스트 라우팅 프로토콜이 제안되었다. 그러나 실제로 멀티캐스트 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 다중 접속 방법에 대해서는 연구가 거의 진행되지 않았다. 이동 애드혹 네트웍에서 하나의 중요한 요인은 숨은 노드를 고려하여 채널 사용 효율을 증가시키는데 있다. 그 결과 1:1 통신을 위하여 많은 연구가 진행되었으며 RTS/CTS의 제어 메시지를 사용하여 채널 예약을 통한 수율을 증가시는데 중점을 두었다.
본 논문에서는 애드혹 망에서의 멀티케스트를 수행하기 위한 다중 채널 접속방안에 대해서 연구하였으며, 두가지의 새로운 매체 접속 프로토콜을 제안하였다. 첫번째 방법은 RTS메지시에 수신 노드의 ID를 포함하여 ID의 순서에 따라서 CTS메시지를 받게된다. 이렇게 함으로써 CTS메시지의 충돌을 방지하는 동시에 숨은 노드들에게 수신노드의 데이터 수신을 알리게 됨으로써 데이터의 충돌을 방지할 수 있다. 이때 RTS에 포함된 일부의 노드들로부터만 CTS를 받았다면 송신 노드는 데이터를 송신하지 않는다. 이때 CTS를 보냈던 노드들은 이웃 노들들의 패킷 송수신을 CTS메시지를 사용하여 금지했으므로 송신 노드로부터 데이터가 오지 않으면 Clear-CTS메시지를 전송하여 전에 보내졌던 CTS를 해지하여 채널 사용율을 높이게 된다. 두번째 방법에서도 첫번째 방법과 같은 방법으로 RTS메시지에 수신 노드들의 주소를 포함하여 RTS메시지에 기록된 주소 순서에 따라서 CTS메시지를 받게 된다. 이 때 일부의 노드가 CTS메시지를 보내지 않더라도 송신 노드는 멀티케스트 데이터를 송신하게 된다. 이렇게 함으로써 멀티케스트 트래픽의 수율은 증가하지만 유니케스트 트랙픽 부하가 큰 경우에는 전체적인 수율이 떨어지게 된다. 그러나 CTS를 보낸 노드들에게 우선적으로 DATA를 전송함으로써 지연을 줄일 수 있다.
본 논문에서는 두 가지 제안한 방법에 대해 수학적 분석을 수행하였다. 그 결과 유니캐스트와 멀티캐스트 트래픽이 혼재된 상황에서 캐리어 유무에 따라 데이터를 브로드캐스팅하여 멀티케스트 데이터를 전송하는 방법에 비해 제안한 알고리즘이 유니캐스트 트래픽과 멀티캐스트 트래픽을 더 잘 처리할 수 있었다.
