Abstract:
One of the open issues in sensor network research is the efficient operation while having energy constraint sensor nodes and dense networks. One potential approach to improve the energy usage is the application of directed data transmission / reception in order to improve the energy usage and decreases the probability of transmission conflicts.
To do so, appropriate medium access control protocols are required that decide which antennas to use for sending and receiving, in a distributed fashion. We extend existing protocols for selectable antennas and study their performance. As a main result of this performance evaluation, we derive recommendations on how many antennas per node should be used and how high the performance benefits for an increasing number of antennas is. We show considerable improvements in number of retries (up to 87 %) and per-hop delay (up to 24 %), depending on load characteristics and network density.

Übersicht:
Dichte Netze von Sensoren mit begrenzter Energiekapazität sind eine der offenen Fragen im Forschungsbereich Sensornetze. Eine möglicher Ansatz zur Verbesserung der Energieausnutzung und zur Reduzierung der Kollisionswahrscheinlichkeit in solchen Netzen ist die Verwendung von gerichteten Antennen zum Empfang und zum Versenden von Daten.
Um dies zu erreichen, sind geeignete Medienzugriffsprotokolle erforderlich, die in verteilter Weise entscheiden, welche Antenne zu welchem Zeitpunkt zum Senden und Empfangen benutzt werden soll. Wir erweitern in dieser Arbeit existierende Protokolle für solche wählbaren Antennen und untersuchen deren Leistungsfähigkeit. Als wesentliches Resultat dieser Leistungsbewertung geben wir Empfehlungen zur Anzahl der Antennen pro Knoten und charakterisieren die möglichen Leistungsgewinne durch eine steigende Anzahl von Antennen. Wir zeigen deutliche Gewinne bei der Anzahl der Übertragungswiederholungen (bis zu 87 %) und Verzögerung (bis zu 24 %) in Abhängigkeit von der Lastcharakteristik und der Dichte des Netzes.