Evaluation and Optimization of Dense Wireless Networks
Evaluation et Optimisation des Réseaux Sans Fil Denses
Résumé
The main objective of this thesis is to analyze the performance of wireless networks under various scenarios: stationary, mobile, single-hop and multi-hop networks. Our main focus in the first two parts of this thesis is on the geometric placement of simultaneous transmitters in the network. In the first part, we study the impact of the placement of transmitters, by the medium access control scheme, on the performance of single-hop wireless network. We establish a general framework and study the optimal placement of transmitters in the network. Later we compare this optimal placement with placements obtained by random point processes such as Poisson point process, ALOHA, node coloring and CSMA. Our analysis allows us to evaluate the performance gains of a highly managed medium access control that would be required to implement the optimal placement of transmitters. For instance, we show that the capacity of this highly managed medium access control cannot be more than twice the capacity of a low managed medium access control such as ALOHA. Later, we use analytical methods to evaluate the heuristics for optimizing the capacity and coverage in an existing cellular network by optimally locating additional base stations. In the second part, we extend our analysis to multi-hop wireless network where we evaluate the optimum transmission range and network throughput capacity with various medium access control schemes. Our analyses in the first two parts of this thesis allow us to gain perspectives into the theoretical limits on the performance of an optimized medium access control in single-hop and multi-hop wireless network. In the last part, we shift our focus to capacity-delay tradeoff in mobile wireless network. We propose a georouting scheme and study its scaling properties. Using a realistic mobility model and the information available at mobile nodes, our scheme achieves a delay which is bounded by a constant with network capacity that increases quasi-linearly when the number of nodes in the network increases and approaches infinity.
L'objectif principal de cette thèse est d'analyser la performance des réseaux sans fil sous divers scénarios: fixe, mobile, simple-hop et de réseaux multi-sauts. Notre objectif principal dans les deux premières parties de cette thèse porte sur le placement géométrique des émetteurs simultanés dans le réseau. Dans la première partie, nous étudions l'impact de la mise en place d'émetteurs, par le système de contrôle d'accès au support, sur la performance du réseau sans fil unique-hop. Nous établissons un cadre général et d'étudier le placement optimal des émetteurs dans le réseau. Plus tard, nous comparons ce placement optimal avec des placements obtenus par processus ponctuels tels que le processus ponctuel de Poisson, ALOHA, CSMA coloration noeud et. Notre analyse nous permet d'évaluer les gains de performance d'un contrôle d'accès moyen de communication très réussi qui serait nécessaire pour mettre en œuvre le placement optimal des émetteurs. Par exemple, nous montrons que la capacité de ce contrôle d'accès moyen de communication très réussi ne peut pas être plus de deux fois la capacité d'un contrôle à faible moyen géré l'accès tels que ALOHA. Plus tard, nous utilisons des méthodes analytiques pour évaluer les heuristiques pour l'optimisation de la capacité et la couverture dans un réseau cellulaire existant par localisation optimale des stations de base supplémentaires. Dans la deuxième partie, nous étendons notre analyse au réseau sans fil multi-hop où nous évaluons la portée de transmission optimale et la capacité de débit du réseau avec les régimes moyens divers de contrôle d'accès. Nos analyses dans les deux premières parties de cette thèse nous permettent de connaître les perspectives dans les limites théoriques sur la performance d'un contrôle d'accès au support optimisé en mono-hop et réseau sans fil multi-hop. Dans la dernière partie, nous concentrons nos efforts à la capacité de retard compromis dans le réseau mobile sans fil. Nous proposons un schéma georouting et d'étudier ses propriétés d'échelle. L'utilisation d'un modèle de mobilité réaliste et les informations disponibles au niveau des nœuds mobiles, notre système réalise un retard qui est bornée par une constante avec une capacité réseau qui augmente quasi-linéairement lorsque le nombre de nœuds dans le réseau augmente et l'infini des approches.