To exploit multi-rate capability as well as improve performance in wireless local area networks (WLANs), many rate adaptation mechanisms are proposed on IEEE 802.11 media access control (MAC) layer. However, they lead to performance anomaly problem due to guarantee of throughput fairness. To solve this problem, many cooperative MAC protocols were proposed that are classified into packet aggregation, grouping, and relaying schemes. As the results of comparison, we focus on the relaying mechanism which efficiently supports the multi-rate transmission. However, no effort has been invested to exploit the multi-rate capability for power saving mechanism. Thus, we propose a Voluntary Relaying MAC Protocol, called VRMP, to achieve both performance improvement and power saving by leveraging the multi-rate capability. In voluntary relaying scheme, if a node can support low rate node's packet at higher rate and has sufficient power, after cooperatively sending data packet at higher rate, all nodes go into sleep mode as quickly as possible to reduce power consumption. Simulation and analysis results show that the VRMP outperforms the legacy mechanism in terms of throughput, transmission delay and power consumption.
최근 무선 통신의 발전과 휴대용 기기들의 급격한 증가로 인해, 빠른 통신을 할 수 있으면서도 전력을 효율적으로 사용하는 방식이 중요하게 되었다. 빠른 데이터 전송을 위해 IEEE 802.11 MAC 에서는 multi-rate 기능을 효율적으로 사용하는 방식이 많이 연구되어 왔다. 처음에 제안된 방식은 rate adaptation 방식으로, 데이터 전송의 통계적 기록이나 채널 상태의 측정 값을 바탕으로 데이터 전송률을 결정 하는 방식이다. 하지만, 기존 채널 접근 방식은 낮은 전송률을 가진 통신이 전송 시간이 길어서 전체적인 네트워크 성능이 감소되는 문제가 발생된다. 그래서 이 문제를 해결하기 위하여 packet aggregation, grouping, relaying 방식이 제안되었다. 이 방식들 중에서도 본 논문은 가장 효율적으로 성능을 높일 수 있는 relaying 방식에 초점을 두었다.
Relaying 방식은 낮은 전송률을 가진 통신을 주변 노드를 이용하여 높은 전송률의 통신을 제공하는 것이다. 하지만, 기존 relaying 방식들은 노드들의 이동성과 전력 소모 등을 고려하지 않았다. 그래서 본 논문에서는 802.11 MAC의 power saving mechanism 을 기반으로 하는 Voluntary Relaying MAC Protocol (VRMP)를 제안하였다. 본 방식은, 충분한 전력이 있고 높은 전송률을 제공할 수 있는 노드가 낮은 전송률 통신을 자발적으로 도와줌으로써, 모든 노드가 전송률에 상관없이 빨리 데이터를 전송하게 한다. 모든 통신이 끝난 후, 노드들의 전력을 빨리 끄게 함으로써 전체적인 전력 소모를 줄이게 된다. 시뮬레이션과 분선 결과, VRMP방식이 기존 방식보다 30~50%의 성능 향상과 10~55% 전력 감소 및 전송 지연 시간이 감소한 것으로 나타났다.
