Wireless mesh networks: performance analysis and enhancements

Abstract

In wireless ad hoc networks, a key issue is how to improve the system through- put with low cost. To address this issue, one common approach is the single-radio multi-channel scheme. Clearly, a better network performance is achieved by using multiple radios. Multi-channel Multi-radio (MCMR) is a promising solution be- cause commercial off-the-shelf (COTS) products can be utilized. In this thesis, we investigate the performance of IEEE 802.11n in Multi-channel Multi-radio wireless ad hoc networks. Particularly, we will focus on packet aggregation, which is the main feature of IEEE 802.11n compared to previous media access control (MAC) schemes. To conduct the analysis, a new implementation of IEEE 802.11 MAC is presented, which supports MCMR and the packet aggregation technique. Extensive simulation results reveal that the packet aggregation mode can significantly improve the throughput and delay performance of wireless ad hoc network. Moreover, with appropriate channel assignment, such improvement grows as the number of radios increases.

En redes inalámbricas Ad hoc, un importante aspecto es cómo mejorar el ancho de banda con bajo costo. Para ésto, una estrategia común es utilizar una sola interface y múltiples canales. Claramente, se puede alcanzar mejor desempeño usando múltiples interfaces de red. Una solución prometedora es usar múltiples canales y múltiples radios, porque se pueden utilizar productos comercialmente disponibles. En esta Tesis investigamos el desempeño del estándar IEEE 802.11n en Redes Inalámbricas Ad Hoc Multi-Canal Multi-Radio (MCMR). Particularmente, nos enfocaremos en la “agregación de paquetes”, como característica principal del estándar IEEE 802.11n comparado con esquemas previos del MAC (Media Access Control). Para realizar los análisis, presentamos una nueva implementación de IEEE 802.11 MAC que soporta MCMR y la técnica de agregación de paquetes. Los resultados de las simulaciones revelan que la agregación de paquetes mejora significativamente el uso del ancho de banda y reduce retrasos en redes inalámbricas ad hoc. Más aún; con una asignación de canales apropiada, las mejoras crecen a medida que se incrementa el número de interfaces de red.