In multi-channel wireless ad-hoc network, several nodes can transmit data simultaneously in different channels. Thus the overall network performance can be improved significantly compared to single channel network. Various multi-channel MAC protocols have been proposed to coordinate the usage of multiple channels between wireless nodes. However, multi-channel MAC protocols based on dynamic channel selection cause multi-channel hidden node problem in multi-hop wireless network. We evaluated the bad influence of multi-channel hidden node problem on the performance of multi-hop wireless network and showed that the problem decreases the performance of network as much as the use of multiple channels is not effective. This paper proposes a new approach of channel selection based on snooping. Nodes snoop data channels during idle times and then select an idle data channel within the carrier sensing range using both the snooping results and the channel usage information. We analyzed the throughput of DCSS in single-hop and multi-hop topologies. We also implemented multi-channel MAC simulator and performed simulation study with various scenarios. Our simulation results verify that the proposed channel selection approach can effectively avoid the multi-channel hidden node problem and improve the networkwide performance.
기존 단일 채널 애드혹 네트워크의 전송 용량 부족을 해결하기 위해서 멀티 채널을 사용하여 애드혹 네트워크의 용량을 향상시키는 연구가 중요하게 되었다. 멀티 채널 애드혹 네트워크에서는 여러 노드들이 서로 다른 채널로 데이터를 동시에 전송하여 네트워크의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 이때 노드들 사이에서 멀티 채널의 선택과 전송을 관할하는 MAC 프로토콜을 멀티 채널 MAC 프로토콜이다. 제어 채널을 사용하는 Dynamic Channel Selection 기반의 멀티채널 MAC 프로토콜은 멀티 홉 애드혹 네트워크에서 Multi-Channel Hidden Node Problem을 야기한다. 이 문제는 데이터 채널에서 빈번한 전송 충돌을 발생시켜 네트워크의 성능을 심각하게 감소시킨다.
본 연구는 Multi-Channel Hidden Node Problem을 해결하기 위해서 Dynamic Channel Selection with Snooping (DCSS)이라는 새로운 멀티 채널 MAC 프로토콜을 제안하였다. DCSS는 제어 라디오를 통해 주변 노드가 선택한 데이터 채널을 모니터링하고, 데이터 라디오가 휴지 상태일 때 Snooping을 통해 주변 데이터 채널의 사용 상태를 점검한다. 그래서 데이터 채널 선택시 모니터링 결과와 Snooping 결과를 바탕으로 Snooping 범위 안에서 휴지 상태인 채널을 선택한다.
본 논문에서 우리는 노드수, 패킷 길이와 MAC 파라미터에 따른 DCSS의 Saturation 전송 용량을 단일 홉과 멀티 홉 애드호크 네트워크에서 분석하였다.
또한, ns2 기반으로 다중채널 MAC 프로토콜 시뮬레이터를 개발하여 다양한 환경에서의 DCSS의 성능을 실험 하였다. 실험결과, DCSS 방식이 기존방식보다 성능을 40% 이상 향상시킨 것으로 나타났다. 아울러 채널 변환 지연시간이 DCSS의 성능에 미치는 영향을 알아보기 위해서 Pure Snooping Channel Selection 방식과도 비교하였다. 그 결과 짧은 채널 변환 지연시간에서는 CSS와 PSNP와 성능이 같지만, 채널 변환 시간이 증가하면서 Snooping Error가 증가할 때 DCSS의 성능이 우수한 것을 확인하였다.
