A token based code division multiple access MAC protocol for wireless Ad Hoc networks

Abstract

Kablosuz mobil düğümlerden oluşan kablosuz Ad Hoc ağları, önceden belirlenmiş olan bir alt yapıya ihtiyaç duymadan, geçici ve isteğe bağlı olarak herhangi bir dinamik topoloji oluşturabilir. Ad Hoc ağlarında en mühim konulardan biri MAC protokol tasarımıdır. Bilindiği gibi, MAC protokollerin başlıca fonksiyonu, olabilecek çarpışmaları mümkün olduğunca azaltmak ve uygun kanal kullanımını sağlamaktır. Ayrıca MAC protokoller adil olmalı ve düğümlerin önceliklerine göre kanal erişim sırasını ayarlamalıdır. Bu yüzden, TDMA, FDMA, CDMA, Jeton ve Oy verme (Polling) yöntemlerine dayanarak bu alanda pek çok araştırmalar yapılmaktadır.Gerçek zaman iletişimlerini sağlamak için en uygun olan protokoller jeton yöntemine dayanmaktadır. Bu tip protokollerde paket gecikmeleri deterministiktir ve olabilecek en büyük paket gecikmeleri tahmin edilebilmektedir. Böylece gerçek zaman iletişimi için jeton yöntemini kullanan MAC protokoller, IEEE 802.11 standartlarından daha avantajlıdır ve kablosuz ağ araştırmacıları tarafından büyük ilgi görmektedir.Bu çalışmada ileri sürülen MAC protokol de bir çok MAC protokol gibi jeton yöntemine dayanmaktadır, fakat bu çalışmada jeton CDMA kodlarını ağda paylaştırmak için kullanılmaktadır. CDMA özelliği protokole, ağda aynı anda birden çok yayın yapabilmesini sağlamaktadır. Önerilen protokol literatürde adı geçen protokolle karşılaştırılmıştır ve simulasyon sonuçları, önerilen protokolün paket gecikmelerini azaltmakta ve kanal kullanımını artırmakta olduğunu göstermiştir.

A wireless ad hoc network consists of wireless nodes that can dynamically self-organize into an arbitrary and temporary topology to form a network without necessarily using any pre-existing infrastructure. MAC protocols are very important issues in wireless ad hoc networks. As known, its primary function is to minimize the collisions and achieve reasonable channel utilization. Also MAC protocols must support fairness and prioritized access to the medium, so there are many studies in this area; based on TDMA, CDMA, FDMA, polling and token.Token based MAC schemes are more suitable for real time communications due to the fact that the packet delay is highly deterministic and upper bound of latency is predictable, so token passing MAC protocols provide advantages over the existing IEEE 802.11 standards by means of real-time guarantees. They are gaining more interest among wireless ad hoc network researchers.The proposed work in this thesis is based on a token passing scheme as many studies have proposed till now, but the difference is that this MAC scheme is based on a token passing scheme with the incorporation of a Code Division Multiple Access (CDMA) unlike others. The protocol is able to support multiple, simultaneous transmissions with it is unique CDMA feature. Nodes are equipped with only one transceiver. The performance of proposed MAC protocol is compared with MAC protocols that have appeared in the literature by simulations. Simulation results show that proposed MAC scheme is effective in decreasing the packet delay and increasing the channel utilization.