Analysis of CSMA broadcast performance in tactical ad hoc networks

I denna rapport undersöks möjligheten att använda CSMA (carrier sense multiple access) för att skicka broadcasttrafik i mobila taktiska ad hoc-nätverk. CSMA är ett MAC-protokoll (Medium Access Control) som används i många civila nätverk, i synnerhet utgör CSMA en del av DCF (distributed coordination function) i IEEE:s standard 802.11 för trådlösa lokala nätverk (WLAN) . Till skillnad från många civila trådlösa nätverk utgörs en stor del av trafiken i de taktiska ad hoc-nätverk som rapporten fokuserar på av multicast- och broadcasttrafik. I den här rapporten beskrivs hur parametersättning och funktionalitet hos CSMA behöver anpassas när trafiken som sänds är av broadcast-natur och i slutändan vilken påverkan det har på prestandan för CSMA. I rapporten ges också en översikt av arbeten som gjorts för att anpassa CSMA till att bättre hantera broadcast-trafik samt diskussioner kring huruvida dessa tekniker kan användas i aktuella taktiska scenarion. Utvärdering av prestandan för CSMA i taktiska ad hoc-nätverk har skett genom nätverkssimuleringar. Utöver MAC-protkollet har även routingprotokollet och hur det kopplar till MACprotokollet stor inverkan på förmågan att hantera broadcasttrafik i mobila ad hocnätverk. I simuleringarna används MPR-flooding (multipoint relay flooding), som är en del av OLSR (optimized link state routing) och vanligt förekommande protokoll för multicast- och broadcasttrafik i ad hoc-nätverk. Resultaten visar på att när MPRflooding används i samband med CSMA uppstår problem med robusthet på grund av kollisioner. Dessa kollisioner påverkar även kontrolltrafiken som OLSR använder för att välja relänoder, vilket orsakar att fler paketkopior skickas som i sin tur leder till ytterligare kollisioner. Kapaciteten för broadcasttrafik i nätet blir därför kraftigt begränsad, på grund av kollisionerna och dessas påverkan på routingprotokollet. Slutligen presenteras en jämförelse mellan CSMA och ett system baserat på ett fixt TDMA-protokoll (time division multiple access). Jämförelsen visar på att prestandan hos det CSMA-baserade systemet är sämre än för det TDMA-baserade systemet i alla undersökta fall, bortsett från när trafiklasten är väldigt låg eller nätet är mycket välförbundet.