Per-Flow Fairness and Throughput Improvement in Multi-Hop Wireless Ad Hoc Networks

摘要

無線ローカルエリアネットワーク（LAN）におけるメディアアクセス制御のためのIEEE802.11MACプロトコルは無線アドホックネットワークのデファクトスタンダードであるが，スループットの点でも，公平性の点でも十分な性能とは言えない.これらの分野で多くの論文が発表されているが，公平性とリンク利用率は，特にマルチホップ無線ネットワーク特性としてはトレードオフの関係にある.本稿では，IEEE802.11マルチホップアドホックネットワークにおけるフロー毎の公平性を達成する新たな方法を提案する.この方法は，公平性に加えて，非常に優れたスループット性能を実現する.我々の提案手法は2つの層を含む.リンク層では，各フローを制御し，フロー毎の公平性を達成し，そのノード自身の帯域を公平に共有する.MAC層では，それぞれのソードがネットワークの状態を評価しチャネルアクセスの頻度を調整して，ネットワーク利用率を向上させるとともにノード毎の公平性も向上させる.我々の提案手法は様々なマルチホップのネットワークトポロジーにおいてネットワークシミュレータ（NS-2）を使用して検証される.%IEEE 802.11 MAC protocol for medium access control in wireless Local Area Networks (LANs) is the de facto standard for wireless ad hoc networks, but it does not perform well in terms of throughput and fairness. Many papers have been published in these areas. However, fairness and throughput performances are two contradictory objectives especially in multi-hop wireless networks. In this paper, we propose a new scheme aiming to solve per-flow fairness problem in IEEE 802.11 multi-hop ad hoc network. Along with fairness performance, our proposed scheme also achieves good throughput performance. Our proposed scheme includes two parts. In the link layer, we control each flow to ensure they achieve per-flow fair throughput and also share fair bandwidth for forwarding flows. In the MAC layer, each station tries to evaluate network condition by itself then adjust frequency to access channel to improve network utilization and also ensure per-node fairness. Performance of our proposed scheme is examined on various multi-hop network topologies by using Network Simulator (NS-2).