The throughput efficiency of a wireless mesh network with potentially malicious external or internal interference can be significantly improved by equipping routers with multi-radio access over multiple channels. For reliably mitigating the effect of interference, frequency diversity (e.g., channel hopping) and time diversity (e.g., carrier sense multiple access) are conventionally leveraged to schedule communication channels. However, multi-radio scheduling over a limited set of channels to minimize the effect of interference and maximize network performance in the presence of concurrent network flows remains a challenging problem. The state-of-the-practice in channel scheduling of multi-radios reveals not only gaps in achieving network capacity but also significant communication overhead. This paper proposes an adaptive channel hopping algorithm for multi-radio communication, QuickFire MAC (QF-MAC), that assigns per-node, per-flow ``local'' channel hopping sequences, using only one-hop neighborhood coordination. QF-MAC achieves a substantial enhancement of throughput and latency with low control overhead. QF-MAC also achieves robustness against network dynamics, i.e., mobility and external interference, and selective jamming attacker where a global channel hopping sequence (e.g., TSCH) fails to sustain the communication performance. Our simulation results quantify the performance gains of QF-MAC in terms of goodput, latency, reliability, communication overhead, and jamming tolerance, both in the presence and absence of mobility, across diverse configurations of network densities, sizes, and concurrent flows.


翻译:为可靠地减轻干扰的影响,通常利用频率多样性(如频道购物)和时间多样性(如承运人感知多重准入)来安排通信渠道;然而,在有潜在恶意外部或内部干扰的网络流动同时存在的情况下,对有限的一组频道进行多射线排期,以尽量减少干扰的影响并最大限度地发挥网络性能,这仍是一个具有挑战性的问题;多射线频道排程的轨迹不仅显示在网络能力上存在差距,而且具有显著的通信间接费用也存在差异;为了可靠地减轻干扰的影响,将频率多样性(如频道购物)和时间多样性(如承运人感知多重接入)作为常规手段,用于安排通信渠道的时间安排;不过,只利用一线邻里协调,将干扰的影响降到最低,并最大限度地提高网络性能;多射线频道排程的轨迹显示,不仅在实现网络能力方面存在差距,而且还存在巨大的通信间接费用。 QF-MAC还提议,在多射线通信的网络动态、透明性能、流动性和外部通信的稳定性方面,将我们的网络性能稳定性、流动性和外部通信的运行结果,将持续到全球水平上。

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