how effective is the ieee 802.11 rts/cts handshake in ad hoc networks

how effective is the ieee 802.11 rts/cts handshake in ad hoc networks

摘要:

IEEE 802.11的MAC主要依靠兩種技術來打擊干擾： physical carrier sensing and RTS/CTS handshake。在本paper中，研究如何有效利用RTS / CTS握手減少干擾。在某些情況下，干擾範圍比傳輸範圍大，而導致RTS / CTS不能發揮作用。兩個獨立的解決方案提出了。一個是一個簡單的增強到IEEE 802.11 MAC協議。另一種是利用directional antennas。模擬結果發現，確實可以幫助IEEE 802.11解決大部分的干擾造成大的干擾範圍。

1.Introduction:

在無線網絡中，interference is location dependent。因此，隱藏終端問題可能頻繁發生，解決隱藏終端問題成為MAC協議的主要設計考慮因素之一，RTS / CTS握手主要設計用於這種目的，然而，它有一個基本假設，即所有隱藏節點是接收器的傳輸範圍內，所以當transmitter-receiver距離超過一定值這樣的假設可能不成立，在本paper中，表明對於開放的空間環境中，receiver的干擾範圍是transmitter-receiver1.78倍距離，這會讓RTS / CTS不能很好發揮作用，大的干擾範圍是Ad hoc網路中一個嚴重的問題，可能會傷害了Network capacity和network performance，本paper中探討兩種技術。第一種技術是IEEE 802.11 MAC DCF的一些小的修改，主要是，以選擇性地回復的CTS封包來防止傳輸時link quality是weak，主要缺點是減小有效傳輸範圍。第二個技術是增強硬體，更精確地使用接RBF天線。 RBF天線是一種類型的定向天線，其中傳輸是全向的，但接收是方向性的，它能夠interference by lock onto a specific direction for packet reception。

2.Effective of RTS/CTS Handshake:

本篇paper提到三個無線電範圍：傳輸範圍（RTX）表示在其內成功地接收到分組的範圍、

載波感應範圍（RCS）是在其中一個發射器觸發的載波檢測的範圍、干擾範圍（Ri）是在這站接收模式由一個不相關的發射器將被“干擾”的範圍。

Investigation of the interference range: 

 Ri = 

=

                                    

（SNR_THRESHOLD通常被設定為10)

傳輸距離的關係表示法:

在本章節作者分析當sender與receiver的距離大到一定程度後，會造成Ri > Rix，也就是Aj >ARTS/CST。作者做了模擬後得到Physical Carrier Sensing的結論，一個節點干擾範圍的不等於傳輸範圍。在大的carrier sensing range RTS / CTS沒有效率，造成此狀況不是由於硬體的限制和significant throughput reduction。

3.Problem By Large Interference Range:

本篇PAPER中，作者使用NS2模擬干擾範圍>傳輸範圍時，會出現甚麼現象，如第二章所提到，節點雖然已經在要傳送目的的節點的傳輸範圍內，可是會因為其他節點有著大範圍的干擾，而造成整體網路的吞吐量不好。

4.Proposed Scheme And Simulation Evaluation:

作者提出了一個想法:一個節點只在RTS packet的接收功率大於一定的thrshold時回CTS封包，作者的方案實際上降低有效傳輸範圍並解決干擾，可是當傳送廣播封包時，廣播封包不會被RTS/ CTS保護，在MANETs中的大多數路由協議使用廣播的route discovery
routing protocols，發現它如果透過作者的方式會disable link，為了解決這個問題和維持一致性

如果該封包的接收功率低於thrshold，節點丟棄該廣播封包。

5.Conclusion:

作者先分析了干擾範圍對RTS/CTS的影響，並提出一個簡單的改善方法，再以NS2模擬去實現作者的想法，發現作者所提出的方案是簡單卻有效率的方法。