DATAフレームフラグメンテーションとSBA信号を用いて指向性隠れ端末問題を軽減する指向性MACプロトコル

摘要

In wireless ad hoc networks, communications using a beam-forming by directional antennas have been discussed because the spatial-reusability efficiency of the wireless channel is improved. The throughput is limited due to the directional hidden node problem in these networks. This paper proposes a Medium Access Control (MAC) protocol for ad hoc networks with directional antennas for mitigating the directional hidden-node problem. In the proposed protocol, the transmitter divides the DATA frame into some DATA fragments and transmits them in succession. The receiver sends the Short Busy Advertisement (SBA) signals periodically and tell the communication situation to the directional hidden node. All the nodes, which detect the SBA signal, defer their transmission opportunities even though they can not receive the Request To Send (RTS) or Clear To Send (CTS) frames. As a result, the frame collisions induced by the directional hidden nodes can be reduced, which enhances the network throughput. Simulation results show the validity and effectiveness of the proposed protocol.%無線アドホックネットワークにおいて，指向性アンテナによるビームフォーミングを利用し，空間利用効率を向上させる通信方式が注目されている.しかし，指向性アンテナを用いた通信では，アンテナの特性により新たに指向性隠れ端末問題が発生し，スループットが制限される.本稿では，指向性アンテナを用いた無線アドホックネットワークにおいて，指向性隠れ端末問題による衝突を軽減するMedium Access Control (MAC)プロトコルを提案する.提案方式では，送信端末はDATAフレームを複数のDATAフラグメントに分割し，連続して送信する.また受信端末は，通信中に，短い信号（SBA信号）を周期的に送信することで，隠れ端末に現在通信中であることを伝える.SBA信号を検知した端末は，Directional Network Allocation Vector (DNAV)を設定する.これにより，Request To Send (RTS), Clear To Send (CTS)を受信できなかった端末も送信を抑制することができるため，DATAフレームの衝突が軽減され，スループットが向上する.計算機シミュレーションにより，提案方式の有効性を確認する.