Исследование вероятностно-временных характеристик протоколов управления множественным доступом в беспроводных компьютерных сетях WiMAX

• Автор: Дроздова, Вера Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И АКТУАЛЬНЫЕ ЗА1.АЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ МОБИЛЬНЫХ СЕТЕЙ VX

1.1 Вводные замечания.

1.2 Аналитический обзор работ и моделей оценки ВВХ мобильных

ъ сетей 1МАХ

1.3 Обоснование целей и актуальных задач диссертационного исследования.

1.4 Выводы

2 РАЗРАБОТКА РЕАЛИСТИЧЕСКИХ ЧИСЛЕННОАНАЛИТИЧЕСКИХ

МОДЕЛЕЙ МОБИЛЬНЫХ СЕТЕЙ ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ

VX.

с 2.1 Вводные замечания

2.2 Описание ViX.
2.2.1 Особенности МАСподуровия стандарта ШЕЕ 2.
2.2.2 Архитектура сети ViX.
2.2.3 Структура кадров и распределение канальных
ресурсов.
2.3 Разработка функциональной модели ViX.
ч 2.4 Выводы.
3 ЧИСЛЕННОААЛИТИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА ОЦЕНКИ ВВХ МОБИЛЬНЫХ СЕТЕЙ У1МАХ
3.1 Вводные замечания.
3.2 Адаптация численноаналитического метода баланса интенсивностей нагрузок
3.2.1 Модель МАСпротокола ViX с фиксированным
форматом кадра.
.т
3.2.2 Модифицированный метод баланса интенсивностей нагрузок.
3.2.3 Использование механизмов свободного доступа для передачи запросов полосы.
3.2.4 Вычисление вероятностновременных характеристик
3.2.5 Решение уравнения баланса для системы с ожиданием
3.3 Метод численного решения уравнения баланса интенсивностей нагрузок на основе графических критериев оценки корней уравнения баланса.
3.4 Выводы.
ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВВХ МОБИЛЬНЫХ СЕТЕЙ IX
4.1 Вводные замечания
4.2 Исследование влияния системных параметров МАСпротокола iX на зависимости ВВХ
4.2.1 Влияние размера запроса полосы i на характеристики iX.
4.2.2 Влияние длительности суперкадра количества информационных слотов на характеристики iX
4.2.3 Сравнение методов множественного доступа в стандарте I 2.
4.2.4 Влияние емкости локальных очередей на ВВХ МАСпротокола iX
4.3 Исследование зависимостей ВВХ iX от параметров внешней среды.
4.3.1 Влияние времени распространения на ВВХ стандарт
4.3.2 Влияние помех на характеристики iX
4.4 Выводы.
5 РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ И
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ВВХ ШМАХ.
5.1 Вводные замечания.
5.2 Разработка имитационной модели
5.2.1 Обслуживание запросов
5.2.2 Определение времени задержки.
5.3 Обработка результатов моделирования.
5.4 Экспериментальная проверка достоверности аналитических
результатов
с 5.5. Моделирование характеристик системы с ограниченной емкостью
очереди
5.6 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Библиографический список.
Приложение 1. Блоксхема и описание алгоритма имитационной

Приложение 2. Реализация имитационной модели на С.
Приложение 3. Численные результаты имитационного моделирования

Список использованных сокращений
i Автоматический запрос на повторную передачу
Канал с не гарантированной скоростью, но наилучший из возможных
ivii i Множественный доступ с временным разделением
i i Дескриптор нисходящего канала
i Нисходящий канал
i Карта нисходящего канала
V x i Vi Расширенная служба опроса в реальном времени с переменной скоростью
ivii x Частотный дуплекс
I Ii i i i Институт инженеров по электротехнике и электронике
I Ii ii ii Международная организация стандартизации
vi Эволюция в долгосрочной перспективе
i Управление доступом в среду
i Единица данных МАСпротокола
v ii Марковский процесс принятия решения
I i I i Множественный вход множественный выход
V i Vi Служба опроса в не реальном времени с переменной скоростью
ivii ixi Ортогональное частотное дуплексирование
ivii i Множественный доступ с ортогональным частотным разделением
I Ii Взаимодействие открытых систем
i Единица данных протокола
iii точкамноготочка
V i Vi служба опроса в реальном времени с переменной скоростью
i vi Качество обслуживания
Суперкадр
i ivii x Временной дуплекс
i i Дескриптор восходящего канала
ii vi Доступ к каналу без запроса
i Восходящий канал
i Карта восходящего канала
i Широкополосный множественный доступ с кодовым разделением
iX i Iii iv Всемирная совместимость при высокочастотном доступе
АС абонентская станция
БС базовая станция
ВВХ вероятностновременные характеристики КД контролируемый доступ МД множественный доступ МС мобильная станция
уОЕВ относительная единица времени СД свободный доступ смо система массового обслуживания
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


С. ii , . О. , . Д, . V. , . В диссертационной работе предложена методика расчета вероятностно
временных характеристик МАСпротокола ViX на основе метода баланса интенсивностей нагрузок, позволяющая учесть реальные условия функционирования сети ненасыщенные очереди, время распространения, помехи в радиоканале и внутренние параметры протокола длительности суперкадров, размеры запросов полосы, емкости очередей, количество повторных переспросов и т. Основной цепью диссертационной работы является разработка численноаналитических моделей и анализ вероятностновременных характеристик ВВХ протоколов МАС беспроводных сетей ViX четвертого поколения с учетом реальных условий функционирования и внутренней структуры протокола реалистические условия. Обоснование актуальных задач анализа и моделирования реалистических вероятностновременных характеристик ВВХ мобильных
сетей четвертого поколения У1МАХ. Разработка реалистической расчетной модели МАСпротокола ViX четвертого поколения. Численные исследования вероятностновременных характеристик
мобильных сетей ViX для реалистических условий. Разработка и программная реализация имитационной модели, моделирование ВВХ. Методы исследования. Впервые разработана методика расчета вероятностновременных характеристик МАСпротокола сетей ЧУМАХ на основе метода баланса интенсивностей, позволяющая учесть условия внешней среды и внутренней структуры сетей. Предложен и программно реализован метод численного решения уравнения баланса интенсивностей нагрузок на основе графических критериев оценки корней уравнения баланса. Впервые получены реалистические характеристики задержки и пропускной способности МАСпротоколов сетей ЧУМАХ в функции от интенсивности входной нагрузки и параметров форматов суперкадров, задающие законы адаптации форматной структуры суперкадров к
переменной нагрузке. Разработана и программно реализована имитационная модель протокола уровня множественного доступа стандарта ШЕЕ 2. ВВХ сетей ЧУМАХ. Практическая ценность и реализация результатов. Полученные результаты позволяют оценить характеристики производительности мобильных сетей ЧУМАХ четвертого поколения, что может быть использовано при их построении. Проведенные численные исследования и полученные результаты составляют теоретическую основу для адаптации МАСпротоколов сетей ViX четвертого поколения к условиям удаленных, труднодоступных и малонаселенных территорий. Полученные в диссертационной работе результаты используются в учебном процессе Кафедры телекоммуникационных сетей и вычислительных средств ГОУ НПО Сибирского государственного университета
телекоммуникаций и информатики, а также Томским филиалом ОАО Ростелеком. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международных, Всероссийских и региональных научно
технических конференциях Российская научнотехническая конференция Информатика и проблемы телекоммуникаций Новосибирск, i Ii i i I, x i i, i i ii . I i 8 II I, . Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано печатных работ, включая 2 статьи в журналах из списка ВАК. Результаты отражены в отчетах по грантам и НИР,. Методика расчета вероятностновременных характеристик МАСпротокола стандарта I 2. Решение и программная реализация численной задачи анализа вероятностновременных характеристик МАСпротокола АУйИАХ. Результаты имитационного моделирования протокола управления доступом к беспроводной среде ViX. Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертации внедрены в учебный процесс. Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка используемых источников и трех приложений. В первой главе проводится изучение состояния проблемы анализа и оптимизации вероятностновременных характеристик МАСпротокола сетей ViX, рассматриваются существующие в настоящее время методы ее решения, модели анализа ВВХ, их достоинства и недостатки. На основании анализа существующих решений обосновывается актуальность диссертационного исследования, формулируются цели и задачи.