Анализ эффективности гибридного доступа к каналу в многошаговых беспроводных сетях

• Автор: Красилов, Артем Николаевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Механизмы доступа к каналу в многошаговых беспроводных самоорганизующихся сетях
1.1. Технологии многошаговых беспроводных самоорганизующихся сетей
1.2. Механизм гибридного доступа к каналу в сетях Wi-Fi Mesh
1.3. Анализ существующих работ по исследованию механизмов доступа к каналу
is многошаговых беспроводных сетях. Постановка задач диссертации
Глава 2. Анализ эффективности механизма случайного доступа
2.1. Модели интерференции
2.2. Классификация случаев интерференции
2.3. Анализ случаен интерференции
2.4. Вероятности возникновения случаев долгосрочной и краткосрочной неравномерности
2.5. Выводы ко второй главе
Глава 3. Анализ эффективности механизма детерминированного доступа
3.1. Анализ методов защиты резервирований от интерференции
3.2. Улучшение процедуры резервирования канала при использовании политики квитирования без подтверждений
3.3. Выводы к третьей главе
Глава 4. Использование механизма детерминированного доступа для обеспечения качества обслуживания
4.1. Организация передачи потоковых данных с помощью МДД в многошаговой сети
4.2. Метод динамического управления резервированиями
4.3. Управление резервированиями с адаптивным выбором метода защиты
4.4. Выводы к четвертой главе

Глава 5. Анализ взаимодействия механизмов случайного и детерминированного доступа
5.1. Взаимодействие механизмов случайного и детерминированного доступа
5.2. Аналитическая модель
5.3. Численные результаты
5.4. Выводы к пятой главе
Заключение
Литература
Приложение А. Акты о внедрении результатов диссертации

Введение
Актуальность работы
13 последние годы во всем мире наблюдается повышенный интерес к исследованию и разработке -многошаговых беспроводных самоорганизующихся сетей (МБСС) с распределенным управлением. I Гримерами таких сетей являются высокоскоростные локальные сети Wi-Fi Mesh (стандарт IEEE 802.11s), персональные сети WiMedia (стандарт ЕСМА-368), а также сенсорные сети ZigBee (стандарт IEEE 802.15.4). По сравнению с беспроводными сетями с традиционной архитектурой «клиент-базовая станция» такие сети лучше масштабируются, обладают большей зоной покрытия за счет возможности использования нескольких 'шагов ретрансляции пакетов, более высокой отказоустойчивостью, а также адаптивны к условиям работы.
Одной из ключевых задач при построении МБСС является задача обеспечения множественного доступа станций к беспроводному каналу. В большинстве современных МБСС базовый механизм доступа к каналу обычно основан на методе случайного множественного доступа с детектированием несущей и предотвращением коллизий - CSMA/CA. Однако, как показывают многие исследования, в многошаговых сетях механизм случайного доступа не гарантирует падежную доставку данных из-за проблемы скрытых станций. Для решения этой проблемы недавно опубликованные стандарты МБСС в дополнение к базовому механизму случайного доступа предлагают опциональный -механизм детерминированного доступа, основанный па заблаговременном резервировании интервалов времени для передачи данных и позволяющий существенно увеличить надежность их доставки. Таким образом, в современных МБСС предполагается использование механизма гибридного доступа, объединяющего в себе как случайный, так и детерминированный механизмы доступа к каналу.
Исследованию эффективности механизмов множественного доступа к каналу в беспроводных сетях посвящено значительное количество работ, среди которых следует особо отмстить работы российских и зарубежных ученых: О.М. Брехова, А.Б. Випеля, K.LLL Зи-гангирова, В.В. Зяблова, A.II. Кулешова, Д.В. Лакопцсва, А.И. Ляхова, Д.Н. Мацнева,
В.И. Неймана, Д.С. Осипова, A.A. Сафонова, С.Н. Степанова, А.М. Тюрлнкова, Е.М. Хо-рова, И.И. Цитовича, М.Ю. Якимова, G. Bianchi, F. Cali, C. Cicconetti, M. Conti, M. Daneshi, J. Deng, G. Hicrlz, E. Hossain, D. Malone, E. Mingozzi, J. Pan, I. Tiimirello, C. Wu, Y. Yang и

следующие точки: Х$ для ситуации БАТА3 <— БАТАХ и Х7 для ситуации БАТА3 <— АСК2 (возможна при X > Х4).
Итак, получено 9 граничных точек Хи при переходе через которые происходят качественные изменения во взаимодействии между станциями сети. Точки Хг разбивают прямую значений X па интервалы, внутри которых реализуются определенные случаи интерференции.
2.2.2. Разнонаправленные соединения
Расположение станций для данного случая представлено на рис. 2.4. В этом случае соединения направлены в противоположные стороны, поэтому следует рассматривать как положительные значения X, так и отрицательные. По аналогии с предыдущими рассуждениями получим граничные точки для данного случая.
01 Х-1_ X
Рис. 2.4. Расположение станций в случае разнонаправленных соединений
Рассмотрим пару станций (1,3):
• Хх < X < Х2: станции 1 и 3 находятся в зоне уверенного приема друг друга (Ху = -Б, Х2 = Б)
• Х3 < X < Хх и Х-2 < X < Х/х : станции 1 и 3 находятся в зоне блокировки друг друга, но вне зоны уверенного приема (Х3 = — Б, Х4 = Б).
• X < Х3 II X > Х4: станции 1 и 3 вне зоны блокировки друг с друга.
Аналогично, для пар станций (1,4) и (2,3) получаем точки Х5 = — Я + А, Хе = Я+А,
Ху = — Б + А и Х8 = Б 1-А. а для пары станций (2,4) - Хд = —Б + 2 А, Хщ — Б + 2А, Х\ = —Б -р 2А и Хх42 — Б - 2А.
Далее рассмотрим работу каждой станции при приеме предназначенного ей кадра. Станция 1.
Станция 1 принимает кадры подтверждения от станции 2 [АСК2). Во время приема кадра АСК2 возможны следующие ситуации: АСК2 БАТА3 и АСК2 <— АСКц, которые соответственно определяют точки Хіз = —/(А), Х14 = /(А) и Х1Я = —/(А) + А, Х16 = /(А) + А. Ситуации АСК2 БАТА3 и АСК2 АСЛ'4 возможны, только когда станции 1 и 3 находятся вне зоны блокировки друг друга (т.е. при X < Х3 и А' > Х4).