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On Designing MAC Protocols for Wireless Networks Using Directional Antennas

On Designing MAC Protocols for Wireless Networks Using Directional Antennas. Choudhury, R.R.; Xue Yang; Ramanathan, R.; Vaidya, N.H.; Mobile Computing, IEEE Transactions on Volume 5,  Issue 5,  May 2006. 指導教授：郭文興 教授 學生：童彥諴. 摘要. 我們調查一個可行的指向性天線，為了媒體的存取控制在無線的 ad hoc network 中

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On Designing MAC Protocols for Wireless Networks Using Directional Antennas

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  1. On Designing MAC Protocols for Wireless Networks Using Directional Antennas Choudhury, R.R.; Xue Yang; Ramanathan, R.; Vaidya, N.H.;Mobile Computing, IEEE Transactions onVolume 5,  Issue 5,  May 2006 指導教授：郭文興 教授 學生：童彥諴

  2. 摘要 • 我們調查一個可行的指向性天線，為了媒體的存取控制在無線的ad hoc network中 • 以前的ad hoc network研究都是用全方向的天線。假如現在有兩個節點用特定的通道在全方向的天線互相通訊，在MAC的協定中像802.11要求其他所有的節點在那兩個節點通訊時必需保持沉默 • 假如使用指向天線，每個鄰近的節點對可能可以同時的通訊，增加無線網路通道的空間利用。傳輸範圍的擴展也可以造成指向天線發現較少的跳躍次數 • 當使用方向性電波新的問題出現，我們簡單的修改802.11改進這個問題。本文列出了這些問題，並評估了取捨他們。我們定義了方向性的MAC協定(Multihop MAC protocol )(MMAC)，它用多跳的RTSs建立連線，然後傳送CTS，DATA，和ACK在一次的跳躍裡 • 模擬的結果表示MMAC比IEEE802.11好，雖然我們效能最主要依賴拓樸和封包流動的模式

  3. 目錄 • 1 INTRODUCTION • 2 RELATED WORK • 2.1 IEEE 802.11 Distributed Coordinated Function(DCF) (IEEE 802.11分散式的協調功能 ) • 2.2 MAC Using Directional Antennas • 3 PRELIMINARIES • 3.1 Antenna Model • 4 PROBLEM FORMULATION

  4. 目錄 • 5 BASIC DMAC PROTOCOL • 5.1 Channel Reservation • 5.1.1 RTS Transmission • 5.1.2 RTS Reception and CTS Transmission • 5.1.3 CTS Reception and DATA/ACK Exchange • 5.2 Directional NAV (DNAV) Table • 6 PROBLEMS WITH BASIC DMAC • 6.1 Hidden Terminal Problems • 6.1.1 Hidden Terminal Due to Asymmetry in Gain • 6.1.2 Hidden Terminal Due to Unheard RTS/CTS • 6.2 Underutilization • 6.3 Deafness • 6.4 Variation to Basic DMAC

  5. 目錄 • 7 MULTIHOP RTS MAC PROTOCOL • 7.1 Protocol Description: Multihop RTS • 7.2 Channel Reservation • 7.3 RTS Transmission • 7.3.1 RTS Reception and CTS Transmission • 7.3.2 CTS Reception and DATA/ACK Exchange • 8 PERFORMANCE EVALUATION • 8.1 Simulation Results • 9 DISCUSSION • 9.1 Neighbor Discovery • 9.2 Mobility • 9.3 Multipath • 10 CONCLUSION

  6. INTRODUCTION • 利用指向性天線增加ad hoc network的效能 • 指向天線能利用直接的指向性的電波向目的地發射，提供高的增益和降低干擾然而他們遇到的挑戰是設計MAC協定。一個指向天線，因為它的較大傳輸範圍，可能會在遠處發生干擾 • 以前的MAC協定的研究假定指向天線的傳輸範圍和全方位的天線一樣。然而，指向天線可取代許多小跳躍通信，變成一個長的通訊，單一的跳躍 • 指向天線是否能改善Ad Hoc network性能，需要仔細檢查通道的存取 • 這篇文章鑑別出基本的DMAC的問題，評估它們的效能，並且提出一個協定，有最大的指向性波束的效能

  7. RELATED WORK • 用指向天線或指向性的波束廣泛的被研究在[2], [1], [34] • 最近有許多研究指向天線的多跳的MAC [9], [13], [19], [25], [14], [24], [31], [32], [35] • 許多提出的協定原則上都跟IEEE802.11很相似。我們簡述IEEE802.11，談論現存的DMAC協定

  8. RELATED WORK 2.1 IEEE 802.11分散式的協調功能 • 透過競爭所等待的時間稱為DIFS(DCF interframe spacing) • ( request to send)RTS和(clear to send )CTS是在資料通訊前傳送。RTS和CTS封包內有包含預估的傳送時間 • NAV(Network Allocation Vector )網路分配向量 • RTS，CTS與ACK之間要等待的時間稱為SIFS(短間隔時間) • 所以當S送出RTS, D回應CTS以後, S就開始丟資料，丟完後D就回應ACK, 這些都是在SIFS等待時間內傳送

  9. 2.1 IEEE 802.11分散式的協調功能 • 假如發生碰撞 • 節點S隨機選擇一個backoff的時間間隔介於[0, CW]。CW叫做Contention Window(競爭視窗)。CW的初始值是CWmin • 每次通道空閒的時候，節點S減少backoff counter。當backoff counter到0，節點S傳送RTS封包 • 假如從節點S遇到其他的傳輸碰撞(因為CTS沒有回傳，發覺有碰撞)，S會延長雙倍的CW，計數器會選擇一個新的backoff間隔 • CW會因為每次碰撞都變雙倍，直到它到了最大的極限，叫CWmax。假如通道還是忙碌，它會凍結backoff counter。當通道有一次的閒置叫做DIFS，節點S又會回到先前的凍結時間繼續倒數

  10. 2.2 MAC使用指向天線 • IEEE802.11是在實體層使用全方向的天線。雖然802.11在指向性的天線下還是可以正常工作，但效能還是會受影響[15]、[30] • 許多的MAC協定提出讓802.11可用在指向性波束天線[5]、[22]、[29]、[30] • Ko et al. [19] 提出傳送一個有方向的RTS • Nasipuri et al. [23]提出用通訊的方向來降低通道的干擾，然而，他們需要一個全方向的CTS通訊，告知接收端鄰近節點關於即將來臨的通訊 • 在[13]，Elbatt et al.提出一個不錯的方法，他們用RTS/CTS告知它們附近的節點關於將要用到的電波波段。基於這些資訊，在通訊點附近的節點，可以避開這些波段，繼續通訊 • Takai et al. [33]提出方向虛擬載波感測器Directional Virtual Carrier Sensing (DVCS)和DNAV機制，相似於在基於DMAC協定Basic DMAC protocol [12]的DNAV的概念，再第五段描述

  11. 2.2 MAC使用指向天線 • 在[25]，提出一些方向性通訊的問題。在這篇文章，我們找到一些其他的問題，那就是，hidden terminals、deafness…，這些在過去沒被提出過。我們討論這些問題如何的影響MAC協定的效能 • Korakis et al. [21]解決這些指向天線的問題，包括deafness。這個作者提出傳送方向性的RTS/CTS封包在每個電波上。傳送多次的RTS/CTS封包，用來減輕資料封包的deafness，但是用了太多花費在高度的控制上 • [8]提出一個研究各人方面的指向性的波束(deafness、空間的重複利用…) • [6]在農村的網路使用802.11和指向天線，它們討論如何延伸指向天線的傳輸範圍，利用在特殊的環境 • [7]、[18]研究mesh network的通訊，指出使用指向天線獲得更高的無線網路性能

  12. 序言 3.1 天線的模型 • 我們合併一個可操縱的天線模型在Qualnet模擬器[13] • 這個天線有兩種操作方式： • 全範圍和方向性(想像兩個被動的天線，在單一的收發設備上) • 當節點不知道訊號要從哪個方向到達，這個節點是屬於Omni(全範圍的) • 一旦訊號被發覺，天線開始接收這個訊號用全方向的方法，增益是 。當訊號被接收，天線完成一個方位的搜索並且選擇接收到的電波能量是最大的方向 • 這個電波被儲存在接收器因為不久後可能會和他通訊 • 當然，當第一次傳輸，MAC層需要指定天線必須操作的電波方向 • 在這篇研究，我們不考慮功率控制和我們假設電波寬度是固定的，我們的發送資料只有包括傳送的方向。

  13. 3.1 天線的模型 • 當使用方向性電波來通訊(傳送或接收)，主要的方向性電波的旁瓣增益(lobe gain)是 。通常 ≧ • Friss Equation(天線衰減傳播公式)描述，傳送和接收增益(GT and GR)是和傳送的功率和接收的功率有關(PT and PR) [27]： • K是常數可以視為大氣吸收電波的損失。r是傳送端到接收端的距離 • α是路徑損失指數path-loss index (2 ≦α≦ 4) • GT和RT是傳送和接收增益。增加GT和RT，r的距離可以變大，但他不是線性的

  14. 3.1 天線的模型 • 因為使用全範圍天線他的傳送接收增益是( * )，但( * )可能太小而不能直接通訊 • 假如發送端使用指向波束，它的( * )變大可以有效的進行直接通訊 • 如果發送端和接收端都使用指向波束，它的增益( * )變得更大。因為 ( )，所以用指向天線他的通訊範圍延伸的更大。 • 依據802.11，傳送器能傳送方向性的RTS，但是接收器必需事先知道這個方向。假如接收器不知道誰要傳送給他，它就不能接收方向性的RTS • 所以接收器能接收全範圍的RTS和執行方位的搜尋獲得最好的發送器電波 • 因此CTS, Data, and ACK封包可以使用方向性的傳送和接收。所以我們假設上述的情況，最大的通訊距離就是用增益( * )

  15. 問題的公式化 • 在IEEE802.11的協定，如果有兩個節點要通訊，鄰近的節點就必須保持沉默 • 用指向天線，它在鄰近的地區可能可以同時互相通訊 • 如圖一，假如指向天線的指向電波範圍沒有非常大，A，B和C，D可能可以同時通訊。但A，B和E，F不可能能再同一時間通訊 • 因為高的增益，所以指向天線比全方位天線有更大的通訊距離 • 在路由上，如果路由使用指向性天線，可以用比全方位天線有較少的跳躍次數 • 在這篇研究，我們不考慮傳輸的功率，不是因為他不相關，而是方向性的MAC控制，它的問題已經很多了，所以未來我們才會討論功率的控制

  16. 基於DMAC協定 • Basic Directional MAC又叫做DMAC [12] • 我們假設upper layer能夠察覺到鄰近的節點，而且有能力提供傳輸資料到所有鄰近的節點 • 我們將討論Basic DMAC協定的缺點，和與MultiHop RTS MAC一起比較效能 • Basic DMAC和IEEE 802.11是很相似的

  17. 5.1通道的保留 • 在Basic DMAC上，通道的保留是用方向性的RTS-CTS交握(handshake)程序，確保接下來傳送資料時，不會被碰撞 • 閒置的節點是用全方位來接收。假如節點接收到訊息，它會鎖定那個方向並且接收訊號 • 當節點使用全方位的訊號接收，它容易受到其他方向的干擾。只有當節點指向特定的方向，它才可以避免這些干擾

  18. 5.1.1 RTS的傳輸 • 為了討論Basic DMAC協定，我們定義發送端是S，接收端是R • 在節點S上的MAC層接收到從upper層來的傳送資料 。接收到資料後，DMAC要求實體層傳送來的資料 設定指向性波束 • 我們表示這個指向性波束是 ，電波會指向節點R的方向。節點S現在執行自己的運送感測器用 。假如通道是閒置的，DMAC檢查方向性的DNAV表，找到他是否必須延遲傳送。要保持虛擬運送感測器在每個方向接收Direction of Arrival (DoA) • 一旦節點S找到它可以用 安全的傳送，它進入backoff的階段(像802.11)。當進入backoff階段，Basic DMAC要求節點S保持方向性的型態。當backoff計數器數到0，在節點S的DMAC發送RTS控制封包到實體層，意思是說傳輸到節點R用電波

  19. 5.1.2 RTS的接收和CTS的傳送 • 一個節點閒置時保持全方位的模式，接收全方位通道。天線系統有能力決定訊號到達的方向direction of arrival (DoA) • 我們假設節點R是全方位的模式，並且能夠接收從節點S來的RTS到達的方向，定義成 • 除了R以外的節點叫Xi，也接收到了RTS，用它們接收到方向， ，並且更新他們的DNAV表。然後節點Xi延遲所有向 的傳送。這些節點從接收到的RTS更新他們的DANV表裡的延遲時間 • 節點R收到來自節點S的RTS，節點R決定方向 來傳送CTS封包到S • 假如R的DNAV表允許傳輸方向 ，然後在節點R的DMAC要求實體層的指向波束轉到那個方向。這個電波叫 ，方向朝向S • 假如通道是閒置的，CTS用 傳送。假如感測器發現還在SIFS的時間裡，CTS傳送會被取消(像802.11)

  20. 5.1.3 CTS的接收和 DATA/ACK的轉交 • 發送節點S，會用電波來等待節點R回傳CTS。假如節點S一直沒有收到CTS，當CTS的延遲時間到了，它會從新傳送RTS • 假如節點S有收到CTS，它就開始傳送資料，節點R成功的收到資料後，用電波 回傳ACK • 其它的節點從接收到的方向收到CTS, DATA, 或 ACK就會更新他們各自的DNAV

  21. 5.2 方向式的NAV (DNAV)表 • 網路分配向量Network Allocation Vector (NAV) 是一種IEEE 802.11標準的MAC虛擬運送感測器。用無意間收到的封包裡的延遲時間表，來改變NAV的值 • 如圖一，假設A和B已經在進行通訊。在同一個時間內，E想跟F通訊，此時E就會先去檢查它的NAV，但是E的NAV表已經被B的CTS更新過。因此E會察覺，這時候和F通訊的不安全的 • 但特別的是，在Basic DMA裡，假如EF和EH的角度大於ε，它們就可以傳輸

  22. 5.2 方向式的NAV (DNAV)表 • 圖二說明ε，我們假設所有節點電波的寬度是2β。現在假設節點E無意間收到來自B的RTS或CTS，它會用方向更新它的DNAV表。現在假如E想和H通訊，它只要檢查它的 和 的夾角是不是比ε大，ε定義如下： • θ是兩個指向波束的邊緣。假如θ是負的話，兩個指向波束就重疊 • 在我們模擬中，θ設成0

  23. 6 BASIC DMAC的問題 6.1 Hidden Terminal Problems • 我們討論一些通道存取的問題和Basic DMAC用方向性MAC協定的問題 • 眾所皆知在多跳網路中的hidden terminal的問題，已經被轉交RTS/ CTS控制封包給解決了，像MACA [17]和802.11，但是轉交RTS/ CTS控制封包，是使用全方位傳送的方法 • 在下面我們討論，方向性的傳送RTS/CTS會有兩個新的hidden terminal問題

  24. 6.11 Hidden Terminal造成不對稱的增益 • 假設圖一的節點全部都是閒置的。節點閒置的時候增益是(Omni mode) • 現在B要和F傳輸，B送了一個DRTS給F，F回傳一個DCTS給B • 但是A太遠沒收到F回傳的DCTS。當B已經傳送資料給F時，A想傳送資料給E • A的感測器察覺到通道是空的(增益是 )。其後他傳送一個DRTS到E。然而F接收到資料的增益是 ，電波指向B(也指向A)，從A來的DRTS可能會干擾到F • 雖然這種hidden terminal問題，可能不會發生的太頻繁。A可能不會總是一直干擾F，因為A和F的距離比A到B的距離遠。而且F鎖定從B來的訊號，所以A很難干擾到F

  25. 6.1.2 Hidden Terminal造成的聽不到的RTS/CTS • 假設E正在傳送資料到D，此時B想要傳送資料到F，B傳送RTS到F，F回應CTS給B，雖然E在F的傳輸範圍內，但是E接收不到F傳來的CTS，因為E的指向波束正朝向D • 這時B和F已經開始傳輸，E已經和D結束傳輸了。假設現在E要傳輸資料到F(或著是和F同方向的所有節點)，E的DNAV表沒有收到來自F的CTS，所以他認為F是閒置的。當E傳送RTS到F時就會發生碰撞，這個情形在指向天線中是很常碰到的

  26. 6.2 DMAC未充分利用 • 當使用Basic DMAC，通訊的範圍受到 * 的限制。所以如果發送端和接收端都能使用指向天線，範圍就會變大，因為 * ( ≧ )

  27. 6.3 Deafness • 指向性波束的另一個缺點是Deafness • 圖三，C和B都想傳資料給A，A和B已經在傳輸資料，而C卻不知道(因為指向性波束)。當C傳CTS給A時，它會一直等不到A回覆的CTS，所以C就把CW變成兩倍，選擇一個新的backoff等待時間。當等待時間到0，C又重新傳出RTS。C要一直等到，A和B傳輸完，而且A變成全範圍模式。Deafness的結果造成C一直重傳RTS

  28. 6.3 Deafness • 假如B有很多的封包要傳到A，當B傳完一個封包，B會選擇一個最小的backoff間隔[0,CWmin]。此時C還在倒數它雙倍得CW，所以B能夠很快的又再度傳送下一個封包 • 這樣會造成C丟失很多的封包。如果C僥倖搶到與A的通道，又會造成B的Deafness和封包大量的遺失。Deafness在多節點共同使用一個接收節點的話，會造成短時間的不公平 • 因為A還有許多封包要傳像B，所以A還是保持方向性的狀態。此時C還是繼續保持指向波束朝向A。當有另一個節點D，要傳送封包到C，D就會被延伸的deafness影響。這個影響向一個“鏈”一樣，沒有任何一個節點成功通訊，“死結”這個是個嚴重的問題

  29. 6.4 改進的Basic DMAC • 有一個簡單的方法可以改善“死結” • Deaf發生是因為當A傳送完一個封包後，它指向性波束還是朝著它的接收的方位。A執行backoff、傳輸、重新傳輸都還是用方向式的模式。會剝奪C傳送到A的機會 • 我們提出一個修改過的Basic DMAC，當backoff的值倒數時，它會切換成全方位的模式。所以這時有RTS或CTS從其他的方向到達，這個節點有能力可以處理它 • 一旦backoff倒數完，節點又會變成指向性波束朝向它要傳輸的地方，開始傳輸。這樣可以緩和“死結”的問題。我們把修改的Basic DMAC叫DMAC-I

  30. 7 多跳的RTS MAC協定 • 我們增強Basic DMAC用 MultiHop RTS MAC(MMAC)。Basic DMAC可能會更高的空間利用。雖然MMAC有deafness和hidden terminals的問題，但是我們已經解決在[10] • 假如A要傳送訊息到F，有兩條路由，A-B-C-F，或直接的A到F(假如A和F在彼此的傳輸範圍)

  31. 7.1協定的描述：多跳的RTS • 為了描述多跳的RTS協定，我們定義兩種鄰近的節點：DO-neighbors和DD-neighbors • Direction-Omni (DO) Neighbor:一個節點B是節點A的DO-neighbor，節點B能接收從A來的方向性的傳輸，然後B是用全方位的模式 • Direction-Direction (DD) Neighbor: 一個節點B是節點A的DD-neighbor，節點B能接收從A來的方向性的傳輸，然後B是指向性波束指向A • DD-neighbor節點和DO-neighbor節點也可以形成一個路由，我們叫這樣的路由是DO-neighbor路由。它能注意到DD-neighbor是有能力作一次跳躍的傳輸

  32. 7.1協定的描述：多跳的RTS • 在DO-neighbors間的通訊叫DO-communication • 在DD-neighbors間的通訊叫DD-communication • 節點F是一個節點A的DD-neighbor • 節點B是一個節點A的DO-neighbor • 節點C是一個節點B的DO-neighbor • 節點F是一個節點C的DO-neighbor • 一個DO-neighbor路由從A到F是A-B-C-F

  33. 7.1協定的描述：多跳的RTS • 雖然兩個DD-neighbors能用互相的方向來通訊，有一些機制必須事先決定，例如兩個的指向電波必須先朝著對方的方向 • 我們假設，執行MAC層能夠決定合適的DO-neighbor路由到DD-neighbor(上圖A-B-C-F)和可以提供相應的傳送資料來被使用 • MRTS是建築在Basic DMAC協定上 • 多跳的RTS協定已經利用指向天線在大型的ad hoc networking系統[26]、[28]。系統的結構包括一些模型，像鄰近節點的察覺、連結的描述、預測的路由、位置的資訊 • MAC層接收到這些路由的封包，這個想法是傳送RTS沿著DO-neighbor路由到DD-neighbor(目的地)和要求目的地節點(F)，將接收電波指向RTS的發送端(A) • F接收到RTS，傳送CTS到RTS發送端的方向(A)，然後等待將要到達的資料封包

  34. 7.2 通道保留 • 這個想法是，保留先前通訊的通道 • 假如A和F已經直接通訊，還是要保留(A-B-C-F)的路由，在網路中這個資源的花費是值得的。因為頻道保留，一旦方向性(A到F)的連結沒有建立，資料就可以用(A-B-C-F)傳輸，可以使傳輸不中斷

  35. 7.3 RTS的傳送 • 1 A的MAC層從upper layer接收到封包，包含了DO-neighbor和DD-neighbor(F)的路由，也就是A-B-C-F和A-F • 和 是DO-neighbor和 the DD-neighbor的傳送資料。在我們的系統中，這些資料是用一個鄰居發現模式在我們提出的系統中 • 2 在收到的封包後，MMAC檢查實體層的狀態。當實體層沒有在傳輸或接收封包的時候。進行步驟3 • 3 A的MMAC要求實體層，讓指向性波束依據傳送的資料 轉到接收端。這個電波叫做

  36. 7.3 RTS的傳送 • 4 A的MMAC協定執行，包括自身的感測器、DNAV的檢查，倒數backoff計數器。一旦這些步驟完成。A的MMAC傳送RTS到實體層，用 傳輸 • RTS的時間延遲表包括，多跳的RTS、CTS、DTAT和ACK的傳輸。然而，這個傳送RTS到F的方向的目的不是為了傳送RTS到F，而是為了保留A到F的通道。因為A到F的通訊即將發生，G和D被通知來避免干擾 • 所以設定G和D的DNAVs在A的方向和A相反的方向[( +180) 同餘 360] • D延遲的時間是 1個RTS的傳送時間*跳躍的次數，來確保在F接收到多跳的RTS前，D不會先傳RTS給F • 假設F收到RTS後，它立刻的回覆CTS或立刻切換到全方位的模式來接收多跳的RTS。因為當A送RTS給F，F回應CTS給A，A收到CTS後就可以傳送資料 • 但如果A送RTS給F，F回應CTS給A，但是A沒收到F的CTS。所以F發送完CTS後要變成全方位模式，來接受多跳的RTS

  37. 7.3 RTS的傳送 • 5 MMAC現在是由特別的RTS所組成，它是經過多次跳躍傳送到目的地(叫做forwarding-RTS)。這個RTS包括，從A到F的DO-neighbor路由(A-B-C-F)和DATA/ACK的延遲時間表 • 當所有的步驟(虛擬和自身的感測器、backoff、等待的DIFS)完成，A的MMAC傳送forwarding- RTS封包到DO-neighbor。當他們無意收到的forwarding-RTS封包，節點不會修改他們的DNAV • 把forwarding-RTS設成最高優先權(就是中間的節點轉交forwarding-RTS不用backoff的時間)。但這個假設有時候會出錯，因為假如中繼的節點忙碌，這個forwarding-RTS就會丟失 • 6 假如forwarding-RTS封包已經丟向F，A的指向波束就會朝向F，等待F回應CTS。假設forwarding-RTS在到達目的地前丟失，或G位置DO-range的外面，沒收到這個forwarding-RTS封包開始和A通訊，都會造成A收不到CTS • 假如CTS的等待時間到了，A會取消DD communication並且開始傳送DO-communication到B。這個CTS的等待時間，是用forwarding-RTS封包到F的時間加上從F傳CTS到A的時間。因為中間的節點都沒有backoff的時間，所以CTS的等待時間很容易被計算

  38. 7.3.1 RTS的接收和CTS的傳輸 • F接收到forwarding-RTS，F回應CTS用指向波束朝A的方向。CTS的傳送會比虛擬和自身的感測器和等待SIFS的間隔時間先(已經事先在Basic DMAC描述過了)

  39. 7.3.2 CTS的接收和DATA/ACK轉交 • A保持指向性波束朝F。一旦收到CTS，表示directional-directional link (DD-link)已經成功的行成，並且A傳送DATA封包用電波 • 假如F成功的收到DATA封包，它回應ACK給A。ACK也是用和CTS同樣的方式傳給A。如果有節點無意中聽到CTS或DATA，就會用這個封包中的延遲時間表更新他們的DNAV表。CTS的延遲時間表包括完成DATA和AC轉交的時間

  40. 8 效能的評估 • 我們討論Basic DMAC，DMAC-I，MultiHop RTS (MMAC)協定和802.11的標準格式做比較 • 在我們的模擬中用Qualnet Simulator version 2.6.1 [16]，方性向的增益是10db，電波寬度是45度 • 傳輸範圍和802.11一樣是約250公尺。DD-link約900公尺，我們用two-ray傳播模型( 考慮發送端與接收端彼此的直接連結路徑)，不考慮節點得移動性

  41. 8.1 模擬的結果 • 方向性通訊有三個新的問題：這個問題受到節點的拓樸的影響 • 新的hidden terminal • 較高的方向干擾 • Deafness • 我們討論評估這些問題對指向天線網狀的影響 • 效能會受到流動或路由的結構影響 • 假如流動的方式共享共同的連結，deafness就會發生

  42. 8.1 模擬的結果

  43. 8.1 模擬的結果

  44. 8.1 模擬的結果 • 8a展示了25個節點的拓墣。8b有四條多跳的傳輸路線 • 格子間的距離是150公尺，叫做grid-distance。在我們的模擬，多跳的RTS轉交封包不會超過三次 • CBS (Constant Bit Rate) 用不同的流量75 Kbps 到 2,000 Kbps，封包的大小是512 bytes

  45. 8.1 模擬的結果

  46. 8.1 模擬的結果

  47. 8.1 模擬的結果

  48. 9 討論 9.1 鄰近的察覺 • 為了能夠傳輸到鄰近的節點，MAC層需要決定方向性的電波。我們認為，higher layers能夠提供這個方向性的鄰近信息 • 這可以依靠節點週期性的傳送全方位高的功率的“hello”訊息。節點無意中聽到週期性傳送的“hello”的訊息，接收這些信號可以記錄最好的電波方向。當開始方向性的傳輸到鄰近的節點，節點能使用以儲存的電波方向 • 另一個代替的方法是，在多方向傳送“hello”訊息。鄰近的節點用全方位的模式接收這些“hello”訊息，決定最好的電波方向

  49. 9.2 移動性 • 我們在這篇研究不考慮移動性。但我們相信，ad hoc一些少數的應用是有關於靜態的拓墣。然而，我們假設一個neighbor-discovery模式，用來提供MAC layer方性向的資訊

  50. 9.3 多路徑 • 在多路徑環境中，信號可能被從多路徑方向接收，造成一個節點儲存周圍所有方向的DNAVs。可能會降低空間利用的效能。我們的模擬並不在多路徑的環境下。我們計劃在我們今後的工作

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