Conventional omni-antenna ad hoc MAC protocols, such as the IEEE 802.11, use RTS/CTS mechanism to avoid collision but waste much resources by reserving the wireless media over a large area. Using directional antenna is a good solution to increase spatial reuse, however, packet collision caused by hidden nodes and deafness problem are serious. Recently, many schemes based on directional antenna in ad hoc networks have been proposed, however, most of the schemes have not solved the hidden node and deafness problem completely.
In our paper, in order to solve these problems, a time division self scheduling based MAC protocol is proposed. We let all the nodes overhear control messages at a fixed period periodically and the control messages exchanging will be done during this fixed period. Based on these control messages exchanging, channels for future data communication can be reserved in advance. Thus, in the data communication period, each data communication uses the successfully reserved channel to transmit data packet that can reduce packet collision significantly. Our proposed scheme can efficiently reduce hidden node problem and the deafness problems, which is a specific problem in directional antenna based network.
Through simulation results, we have found that our scheme performs better than conventional protocol in the static ad hoc network with respect to throughput and end to end delay. That is, our proposed scheme provides a good method to solve the hidden nodes, deafness problem and also reduce much interferences to guarantee the successful data transmission in wireless ad hoc networks.
IEEE 802.11과 같은 기존의 무지향성 안테나를 사용하는 애드 혹 매체 접속 제어 프로토콜은 충돌을 회피하기 위해 RTS/CTS 메커니즘을 사용한다. 하지만 기존 방안은 넓은 지역에 걸쳐 무선 매체를 예약함으로서 많은 공간 자원의 낭비를 야기한다. 방향성 안테나의 사용은 공간 재사용의 증가를 위해 좋은 해답이지만 숨겨진 노드 문제와 난청 문제에 의한 패킷 충돌이 심각하다. 최근에 애드혹 네트워크에서 방향성 안테나 기반의 많은 방안들이 제안되어왔지만 대부분의 방안들이 숨겨진 노드 문제와 난청 문제를 완벽하게 해결하지는 못했다.
제안 방안에서 모든 노드가 고정된 기간 동안 에 주기적으로 제어 메시지를 엿듣게 되며, 노드간 제어 메시지 교환은 이 고정된 기간 동안에만 이루어 진다. 제안 방식은 이러한 제어 메시지 교환에 기반하여 미래의 데이터 통신을 위해 채널을 미리 예약한다. 따라서, 데이터 통신 기간 동안 데이터 전송을 위한 성공적으로 예약된 채널을 사용함으로써 각각의 데이터 통신의 패킷 충돌을 크게 줄일 수 있다. 이러한 엿듣는 기간을 이용함으로써 제안한 방안은 애드 혹 네트워크의 큰 문제인 숨겨진 노드 문제와 난청 문제를 효과적으로 줄일 수 있다. 시뮬레이션 결과를 통해 정적인 애드혹 네트워크에서 제안한 방안이 기존 방안보다 수율과 단대단 지연 측면에서 더 좋은 성능을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 제안한 방안은 숨겨진 노드 문제와 난청 문제를 해결하는 좋은 방식을 제공하며 많은 간섭을 줄임으로써 애드혹 네트워크에서 데이터 전송을 보장할 수 있다.
