Performance improvement of ad hoc networks using directional antennas and power control

Au cours de la dernière décennie, un intérêt remarquable a été éprouvé en matière des réseaux ad hoc sans fil capables de s'organiser sans soutien des infrastructures. L'utilisation potentielle d'un tel réseau existe dans de nombreux scénarios, qui vont du génie civil et secours en cas de catastrophes aux réseaux de capteurs et applications militaires. La Fonction de coordination distribuée (DCF) du standard IEEE 802.11 est le protocole dominant des réseaux ad hoc sans fil. Cependant, la méthode DCF n'aide pas à profiter efficacement du canal partagé et éprouve de divers problèmes tels que le problème de terminal exposé et de terminal caché. Par conséquent, au cours des dernières années, de différentes méthodes ont été développées en vue de régler ces problèmes, ce qui a entraîné la croissance de débits d'ensemble des réseaux. Ces méthodes englobent essentiellement la mise au point de seuil de détecteur de porteuse, le remplacement des antennes omnidirectionnelles par des antennes directionnelles et le contrôle de puissance pour émettre des paquets adéquatement. Comparées avec les antennes omnidirectionnelles, les antennes directionnelles ont de nombreux avantages et peuvent améliorer la performance des réseaux ad hoc. Ces antennes ne fixent leurs énergies qu'envers la direction cible et ont une portée d'émission et de réception plus large avec la même somme de puissance. Cette particularité peut être exploitée pour ajuster la puissance d'un transmetteur en cas d'utilisation d'une antenne directionnelle. Certains protocoles de contrôle de puissance directionnel MAC ont été proposés dans les documentations. La majorité de ces suggestions prennent seulement la transmission directionnelle en considération et, dans leurs résultats de simulation, ces études ont l'habitude de supposer que la portée de transmission des antennes omnidirectionnelles et directionnelles est la même. Apparemment, cette supposition n'est pas toujours vraie dans les situations réelles. De surcroît, les recherches prenant l'hétérogénéité en compte dans les réseaux ad hoc ne sont pas suffisantes. Le présent mémoire est dédié à proposer un protocole de contrôle de puissance MAC pour les réseaux ad hoc avec des antennes directionnelles en prenant tous ces problèmes en considération. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Réseaux ad hoc, Antennes directives, Contrôle de puissance

MAC Protocols for Wireless Mesh Networks with Multi-beam Antennas: A Survey

Multi-beam antenna technologies have provided lots of promising solutions to many current challenges faced in wireless mesh networks. The antenna can establish several beamformings simultaneously and initiate concurrent transmissions or receptions using multiple beams, thereby increasing the overall throughput of the network transmission. Multi-beam antenna has the ability to increase the spatial reuse, extend the transmission range, improve the transmission reliability, as well as save the power consumption. Traditional Medium Access Control (MAC) protocols for wireless network largely relied on the IEEE 802.11 Distributed Coordination Function(DCF) mechanism, however, IEEE 802.11 DCF cannot take the advantages of these unique capabilities provided by multi-beam antennas. This paper surveys the MAC protocols for wireless mesh networks with multi-beam antennas. The paper first discusses some basic information in designing multi-beam antenna system and MAC protocols, and then presents the main challenges for the MAC protocols in wireless mesh networks compared with the traditional MAC protocols. A qualitative comparison of the existing MAC protocols is provided to highlight their novel features, which provides a reference for designing the new MAC protocols. To provide some insights on future research, several open issues of MAC protocols are discussed for wireless mesh networks using multi-beam antennas.Comment: 22 pages, 6 figures, Future of Information and Communication Conference (FICC) 2019, https://doi.org/10.1007/978-3-030-12388-8_

A survey on wireless ad hoc networks

A wireless ad hoc network is a collection 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. These characteristics make ad hoc networks well suited for military activities, emergency operations, and disaster recoveries. Nevertheless, as electronic devices are getting smaller, cheaper, and more powerful, the mobile market is rapidly growing and, as a consequence, the need of seamlessly internetworking people and devices becomes mandatory. New wireless technologies enable easy deployment of commercial applications for ad hoc networks. The design of an ad hoc network has to take into account several interesting and difficult problems due to noisy, limited-range, and insecure wireless transmissions added to mobility and energy constraints. This paper presents an overview of issues related to medium access control (MAC), routing, and transport in wireless ad hoc networks and techniques proposed to improve the performance of protocols. Research activities and problems requiring further work are also presented. Finally, the paper presents a project concerning an ad hoc network to easily deploy Internet services on low-income habitations fostering digital inclusion8th IFIP/IEEE International conference on Mobile and Wireless CommunicationRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI