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Packet Merging in Mobile Ad Hoc Networks

IP.com Disclosure Number: IPCOM000019273D
Original Publication Date: 2003-Oct-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Oct-25
Document File: 3 page(s) / 126K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

In einem Netzwerk sind mehrere Teilnehmer ueber ein gemeinsames physikalisches Uebertragungsmedium miteinander verbunden. Ein gleichzeitiger schreibender Zugriff von mindestens zwei Teilnehmern auf das Medium stellt eine Kollision dar. Beim Zeitpunkt einer Kollision gelten alle gerade geschriebenen Daten als nicht korrekt uebertragen und muessen von den Teilnehmern erneut gesendet werden. Durch diesen Sachverhalt bedarf es eines effizienten Algorithmus, der den Zugriff auf das Medium durch den Teilnehmer sowie im Kollisionsfall eine Handlungsvorschrift bereithaelt. Verteilte MAC (Media Access Control) Algorithmen (z.B. 802.11b) nutzen die CSMA/CA Technik (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) fuer einen verteilten und gleichberechtigten Zugriff auf das Medium. CSMA/CA sieht im Kollisionsfall vor, dass alle sendenden Teilnehmer eine zufaellige Zeit warten (jeder Teilnehmer eine andere) und dann erneut versuchen zu senden. Die Groesse des Intervalls, aus dem die zu wartende Zeit bestimmt wird, haengt exponentiell von der Anzahl der erfolglosen Versuche, die Daten zu schreiben, ab. Durch diese Wartezeit ergeben sich sog. ungenutzte Back-Off-Slots, Zeitintervalle, in denen das Medium von keinem Teilnehmer genutzt wird (Abb. 1).

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S

© SIEMENS AG 2003 file: 2003J09031.doc page: 1

Packet Merging in Mobile Ad Hoc Networks

Idea: Ingo Gruber, DE-Muenchen; Dr. Hui Li, DE-Muenchen

In einem Netzwerk sind mehrere Teilnehmer ueber ein gemeinsames physikalisches Uebertragungsmedium miteinander verbunden. Ein gleichzeitiger schreibender Zugriff von mindestens zwei Teilnehmern auf das Medium stellt eine Kollision dar. Beim Zeitpunkt einer Kollision gelten alle gerade geschriebenen Daten als nicht korrekt uebertragen und muessen von den Teilnehmern erneut gesendet werden. Durch diesen Sachverhalt bedarf es eines effizienten Algorithmus, der den Zugriff auf das Medium durch den Teilnehmer sowie im Kollisionsfall eine Handlungsvorschrift bereithaelt.

Verteilte MAC (Media Access Control) Algorithmen (z.B. 802.11b) nutzen die CSMA/CA Technik (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) fuer einen verteilten und gleichberechtigten Zugriff auf das Medium. CSMA/CA sieht im Kollisionsfall vor, dass alle sendenden Teilnehmer eine zufaellige Zeit warten (jeder Teilnehmer eine andere) und dann erneut versuchen zu senden. Die Groesse des Intervalls, aus dem die zu wartende Zeit bestimmt wird, haengt exponentiell von der Anzahl der erfolglosen Versuche, die Daten zu schreiben, ab. Durch diese Wartezeit ergeben sich sog. ungenutzte Back-Off-Slots, Zeitintervalle, in denen das Medium von keinem Teilnehmer genutzt wird (Abb. 1).

In Abb. 3 ist die Effizienz eines Uebertragungszyklus in Abhaengigkeit von der mittleren Laenge eines Paketes m und der Anzahl der Back-Off-Slots EB dargestellt. Man erkennt, dass mit zunehmender mittlerer Paketlaenge die Effizienz sehr rasch zunimmt. Die Effizienz wird also durch die Abhaengigkeit von m dominiert, wobei man die Abhaengigkeit von EB in erster Naeherung vernachlaessigen kann.

Es ist nun moeglich, eine Steigerung der Effizienz dadurch zu erreichen, indem man die mittlere Laenge eines Datenpaketes vergroessert. Dies ist z.B. durch Zusammenschluss mehrerer Pakete zu einem einzigen moeglich (Packet Merging; Abb. 4). Dies gilt allerdings nur im Spezialfall eines zentralisierten Netzes, da im allgemeinen Fall jeder Teilnehmer im Netz individuell adressierte Pakete verschicken muss und die Zielknoten gleichmaessig ueber das Netz verteilt sind. Im zentralisierten Netz jedoch wird saemtliche Kommunikation ueber eine Basisstation geleitet (Abb. 2). Ein zentralisiertes Netz hat...