We consider a system of several collocated nodes sharing a time slotted wireless channel, and seek a MAC that (i) provides low mean delay, (ii) has distributed control (i.e., there is no central scheduler), and (iii) does not require explicit exchange of state information or control signals. The design of such MAC protocols must keep in mind the need for contention access at light traffic, and scheduled access in heavy traffic, leading to the long-standing interest in hybrid, adaptive MACs. We first propose EZMAC, a simple extension of an existing decentralized, hybrid MAC called ZMAC. Next, motivated by our results on delay and throughput optimality in partially observed, constrained queuing networks, we develop another decentralized MAC protocol that we term QZMAC. A method to improve the short-term fairness of QZMAC is proposed and analysed, and the resulting modified algorithm is shown to possess better fairness properties than QZMAC. The theory developed to reduce delay is also shown to work %with different traffic types (batch arrivals, for example) and even in the presence of transmission errors and fast fading. Extensions to handle time critical traffic (alarms, for example) and hidden nodes are also discussed. Practical implementation issues, such as handling Clear Channel Assessment (CCA) errors, are outlined. We implement and demonstrate the performance of QZMAC on a test bed consisting of CC2420 based Crossbow telosB motes, running the 6TiSCH communication stack on the Contiki operating system over the 2.4GHz ISM band. Finally, using simulations, we show that both protocols achieve mean delays much lower than those achieved by ZMAC, and QZMAC provides mean delays very close to the minimum achievable in this setting, i.e., that of the centralized complete knowledge scheduler.


翻译:我们考虑的是几个共用节点的系统,这些节点共享一个时间档无线频道,并寻求一个(一) 提供低平均延迟时间,(二) 分散控制(即没有中央调度器),(三) 不需要明确交换国家信息或控制信号。设计这样的停战协议时,必须铭记在轻型交通中需要争议准入,并有时间安排地进入重型交通,从而导致对混合、适应性地适应性摩擦的长期兴趣。我们首先提议EZMAC,这是现有的分散式混合MAC(MAC)的简单扩展。接下来,我们出于在部分观察、限制排队网络中延迟和超负荷性能优化方面的结果,我们开发了另一个分散式的停战协议,我们称之为“MACAC ” 。 提出并分析一种方法来提高该机的短期公平性,结果显示对混合型、适应性能、适应性能的调整性能。我们开发的理论还显示,可以使用不同的交通类型(例如,到达) 并存在传输错误和快速通俗的错误。

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