在行動無線隨意網路上實作多重頻道媒體存取控制技術

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姓名

賴仲秋(Chung-chiu Lai) 查詢紙本館藏

畢業系所

資訊工程學系在職專班

論文名稱

在行動無線隨意網路上實作多重頻道媒體存取控制技術
(Implementation of the Multi-Channel MAC Protocol in Mobile Ad-Hoc Networks)

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摘要(中)

IEEE 802.11規範提供多重頻道給無線區域網路使用，但是它的MAC通訊協定只設計成只使用單一頻道進行資料傳輸。在眾多討論中皆指出若將MAC通訊協定修改成支援多重頻道的情況下，可以將主機分散在不同的頻道上進行資料傳輸，以避免因過度競爭而使傳輸容量降低，亦可讓不同的主機即使在相同的空間中也可以在同一時間內使用不同的頻道傳送資料且不會互相干擾。但是這些討論大多是以模擬的方式來證明他們的理論，缺乏在無線網路卡上實作來強化他們的論點，所以我們在論文中是以實作的方式來證明使用多重頻道是可行的。
在論文中，我們使用Ralink RT2661無線網路卡於隨意存取網路模式中，來實現多重頻道媒體存取控制(Multi-channel MAC, MMAC)協定。我們於驅動程式模組中修改了IEEE 802.11 DCF的MAC協定，使其可以同時使用多個頻道，讓主機可以在多重頻道模式下動態的切換頻道並傳送資料。主要的構想就是利用IEEE 802.11 DCF在隨意存取網路模式中提供給電源管理機制所使用的ATIM window，取代電源管理機制於ATIM window中所使用的溝通協定，讓主機可以在這段時間內利用ATIM的訊息來協調並選擇欲使用的頻道。在實驗時，我們會使用六台及十二台支援multi-channel MAC通訊協定的嵌入式系統裝置，分別測量出使用單一頻道及多重頻道的無線網路傳輸容量，並將實驗的結果相互作比較，來證明在現有的無線網路卡上實作MMAC通訊協定是可行的，並可以印證MMAC通訊協定可以比IEEE 802.11 MAC協定提供更好的傳輸容量。

摘要(英)

IEEE 802.11 standard provides multiple channels for wireless local area network (WLAN), but its MAC protocol is designed only for a single channel. A lot of works have been done to improve the throughput of WLANs with multiple channels access in which multiple transmissions can take place simultaneously without interfering each other. However, most of them use the simulations to verify their works. In this thesis, we implement the multi-channel MAC protocol in a real network to prove that the use of multiple channels is feasible.
We use Ralink RT2661 wireless network interface in ad-hoc mode to implement the multi-channel MAC protocol. We modify IEEE 802.11 DCF protocol to enable mobile hosts to utilize multiple channels by switching channels dynamically in Linux device module. The main idea is that hosts can use the ATIM windows of IEEE 802.11 Power Saving Mechanism to negotiate and select the intended channel. In our experiments, we compare the performance of the MAC protocols with single channel and multiple channels. The experiment results show that the performance of multi-channel MAC protocol is better than the single channel MAC protocol.

關鍵字(中)

★ 無線區域網路
★ 傳輸容量
★ 行動隨意存取網路
★ 多重頻道
★ 省電機制

關鍵字(英)

★ wireless networks
★ Mobile ad-hoc networks
★ multiple channels
★ power saving mechanism
★ throughput

論文目次

第一章、簡介...........................................1
第二章、相關研究.......................................3
2.1 IEEE 802.11 Power Saving Mechanism (PSM)...........4
2.2 A Multi-channel MAC Protocol for Ad Hoc Wireless Networks.........................5
第三章、MMAC 協定技術實作..............................8
3.1 Ralink無線網路卡軟硬體架構.........................9
3.2 MMAC實作...........................................13
3.2.1 新增MMAC控制命令.................................15
3.2.2 MMAC設計說明.....................................18
第四章、實驗結果和比較.................................24
4.1 MMAC連線測試模型...................................27
4.2 實驗效能測試結果...................................31
第五章、結論...........................................45
參考文獻...............................................47

參考文獻

[1] IEEE standard for Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications, ISO/IEC 8802-11: 1999(E), Aug. 1999
[2] J. So and N. H. Vaidya, “A Multi-channel MAC Protocol for Ad Hoc Wireless Networks”, Univ. Illinois Technical Report, January 2003.
http://www.crhc.uiuc.edu/wireless/groupPubs.html
[3] Ralink “RT2661 Dual Band Smart Antenna MAC/BBP Preliminary Data Sheet, version 1.1” Ralink Technology Corporation
http://www.ralinktech.com.tw
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http://dast.nlanr.net/Projects/Iperf
[6] Z. Tang and J. J. Garcia-Luna-Aceves, “Hop-Reservation Multiple Access (HRMA) for Ad-Hoc Networks,” Proc. of IEEE INFOCOM, New York, NY, USA, pp. 194-201, March 1999.
[7] Linksys WAP200 Wireless-G Access Point with Power over Ethernet and RangeBooster.
http://www.linksys.com
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[9] W. -C. Hung, K. L. E. Law, and A. Leon-Garcia, “A Dynamic Multi-Channel MAC for Ad Hoc LAN,” Proc. of 21st Biennial Symposium on Communications, pp. 31-25, Kingston, Canada, June 2002.
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[12] A. Tzamaloukas and J.J. Garcia-Luna-Aceves, “Channel hopping Multiple Access with Packet Trains for Ad Hoc Networks”, Proc. IEEE Mobile Multimedia Communications, Tokyo, Japan, November 2000.
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[14] J. Corbet, A. Rubini, and G. Kroah-Hartman, “Linux Device Drivers, Third Edition”, O’Reilly, February 2005.
http://lwn.net/Kernel/LDD3/

指導教授

許健平(Jang-Ping Sheu)

審核日期

2008-3-7

推文