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An efficient medium access control protocol for mobile ad hoc networks using antenna arrays

机译：使用天线阵列的移动自组织网络的有效媒体访问控制协议

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Ces dernières années, l'utilisation d'antennes directionnelles dans les réseaux sans fil a été largement étudiée. Puisque le protocole de contrôle d'accès aux médias (MAC) du standard IEEE 802.11 fut initialement conçu pour des systèmes à antennes omnidirectionnelles, il ne peut fonctionner efficacement lorsque des antennes directionnelles sont utilisées. Dans cet article, un protocole MAC à deux canaux efficace est conçu pour les réseaux ad hoc équipés d'antennes directionnelles. Le protocole présenté utilise la large sortie offerte par les antennes directionnelles en utilisant deux canaux à division fréquentielle multiplexes. Le premier canal est utilisé pour le contrôle de l'information et le second est pour la transmission d'information de l'utilisateur. Le protocole MAC proposé fonctionne en deux modes principaux : le mode omnidirectionnel, dans lequel une antenne est utilisée pour la transmission des trames de contrôle de l'utilisateur, et le mode directionnel, dans lequel la matrice d'antennes est utilisée pour la transmission de trames d'information. Le protocole proposé est évalué au moyen de simulations informatiques basées sur des topologies de réseau génér╚s aléatoirement qui reflètent le mouvement des noeuds dans le réseau. Basées sur ces topologies, des comparaisons de performances avec les protocoles de MAC existants sont présentées pour différents paramètres de système. Dans tous les cas, le protocole MAC présenté démontre une amélioration significative de la sortie par rapport aux protocoles existants.%In recent years, the use of directional antennas in wireless networks has been widely studied. Since the medium access control (MAC) protocol of the IEEE 802.11 standard was initially designed for systems with omnidirectional antennas, it cannot perform efficiently when directional antennas are used. In this paper, an efficient two-channel MAC protocol is designed for ad hoc networks that are equipped with directional antennas. The proposed protocol utilizes the large throughput offered by directional antennas using two frequency-division multiplexed channels. The first channel is used for control information, and the second for user-data transmission. The proposed MAC protocol operates in two main modes: the omnidirectional mode, in which one antenna is used for the transmission of users' control frames, and the directional mode, in which antenna arrays are used for the transmission of data frames. The proposed protocol is assessed by means of computer simulations based on randomly generated network topologies reflecting the random movement of nodes in the network. Based on these topologies, performance comparisons with the existing MAC protocols are presented for different system parameters. In all cases, the proposed MAC protocol is shown to offer a significant throughput improvement relative to the existing protocols. ad hoc networks; medium access control; smart antennas; system throughput
机译：近年来，定向天线在无线网络中的使用已得到广泛研究。由于IEEE 802.11标准的媒体访问控制（MAC）协议最初是为全向天线系统设计的，因此当使用定向天线时，它无法有效工作。在本文中，为配备定向天线的ad hoc网络设计了有效的两通道MAC协议。提出的协议使用具有两个多路复用频分信道的定向天线提供的宽输出。第一个通道用于信息控制，第二个通道用于用户信息的传输。提出的MAC协议以两种主要模式运行：全向模式（其中天线用于用户控制帧的传输）和定向模式（其中天线阵列用于天线的用户控制帧的传输）信息框架。使用基于随机生成的网络拓扑的计算机模拟对提出的协议进行评估，该网络拓扑反映了网络中节点的移动。基于这些拓扑，针对不同的系统参数提出了与现有MAC协议的性能比较。在所有情况下，与现有协议相比，提出的MAC协议在输出方面均显示出显着改善。％近年来，对无线网络中定向天线的使用进行了广泛的研究。由于IEEE 802.11标准的媒体访问控制（MAC）协议最初是为具有全向天线的系统设计的，因此当使用定向天线时，它不能有效执行。在本文中，为配备定向天线的ad hoc网络设计了有效的两通道MAC协议。所提出的协议利用了使用两个频分复用信道的定向天线所提供的大吞吐量。第一个通道用于控制信息，第二个通道用于用户数据传输。所提出的MAC协议以两种主要模式操作：全向模式（其中一个天线用于发送用户的控制帧）和定向模式（其中天线阵列用于发送数据帧）。通过基于反映网络中节点的随机移动的随机生成的网络拓扑的计算机仿真，评估提出的协议。基于这些拓扑，针对不同的系统参数提出了与现有MAC协议的性能比较。在所有情况下，相对于现有协议，所提出的MAC协议均显示出显着的吞吐量改进。特设网络；媒体访问控制；智能天线；系统吞吐量

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