СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СПОСОБОВ РЕТРАНСЛЯЦИИ В РАДИОСЕТЯХ AD НОС

March 1, 2013 by admin Комментировать »

Бунин С. Г., Войтер А. П.

НИИ Телекоммуникаций Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт» пр. Победы, 36., Киев, 03056, Украина Тел.:(8050)4699643, e-mail: bunin@gu.net

Аннотация – Рассмотрены способы ретрансляции пакетов в сетях ad hoc. Выполнен сравнительный анализ их эффективности по комплексному критерию, учитывающему задержку передачи и степень использования частотного ресурса.

I.                                       Введение

При разработке сетей Ad hoc решается ряд взаимосвязанных задач, объединенных единой целевой функцией. К их числу относится и задача обеспечения связности, где используют те или иные схемы ретрансляции удовлетворяющие требованиям минимизации задержки доставки пакетов и/или рационального использования выделенного спектра радиочастот. Представляет интерес сравнительная оценка эффективности различных схем ретрансляции.

II.                              Основная часть

Рассматривается три способа организации ретранслирования пакетов узлами сети:

1.         В одной полосе частот с разнесением во времени процедур передачи и приема по принципу «принял-запомнил-передал» (Store-and-Forward).

2.         В раздельных частотных полосах передачи и приема с совмещением во времени передачи и приема.

3.         В одной полосе частот с совмещением во времени передачи и приема на основе одночастотных дуплексных ретрансляторов [1].

Сравнительный анализ проводится по комплексному критерию, представленному в виде функции эффективности, учитывающей задержку доставки пакетов и степень использования частотного ресурса, в предположении, что доступ к радиоканалу осуществляется на основе гибкого варианта протокола МДКН [2]. Общее уравнение функции эффективности в нормированных по длительности передачи пакета величинах представим в виде: D = fnd , где f – коэффициент использования частотного ресурса {f=^ для первого и третьего способа, и ^=2для второго), п – среднее количество звеньев ретрансляции (скачков), d- среднее количество передач пакета, обусловленное протоколом МДКН на каждом скачке, и представляющее собой средне геометрическое вероятности успешной передачи, для случая, когда протоколом передача разрешена. При таком критерии оценки более предпочтительным способом ретрансляции для заданного набора системных параметров будет тот, значение функции эффективности которого меньше.

Анализ первого способа ретрансляции базируется на предположении, что сеть охватывает территорию радиусом Я? и на которой расположено бесконечно большое количество абонентов, каждый из которых порождает достаточно низкий трафик, так, что с единицы площади сети за время Т, равное длительности передачи пакета данных, генерируется g пакетов. Тогда суммарный трафик в сети равен: G = gTii".

При передаче пакета от абонента / к абоненту j скрытыми будут абоненты, находящиеся в зоне радиовидимости абонента j, но невидимые для абонента /.

Трафик абонентов, находящихся в зоне радиовидимости абонента /, назовем локальным, а трафик от скрытых абонентов на звене передачи от / к) – трафиком скрытых абонентов. Именно эти два трафика, а не суммарный трафик в сети G, определяют эффективность передачи на каждом звене ретрансляции. Определим радиус радиовидимости, т. е. максимальную протяженность одного звена ретрансляции в Bv\p,ekR , гдеЛ <1.

Тогда локальный трафик определяется соотношением Gj = A:^G , а трафик скрытых абонентов Gj = mk^G , где m<1 коэффициент скрытого трафика.

При первом способе ретрансляции вероятность успешной передачи определяется локальной интенсивностью трафика, интенсивностью трафика скрытых абонентов и локальным интервалом уязвимости

В этом случае на каждом звене ретрансляции успешная передача для ранее оговоренного случая

осуществляется в среднем за                             +1т))    по

пыток, а количество звеньев ретрансляции при передаче из конца в конец сети при условии среднего

расстояния передачи г/2 равно п=4(А:)’. Тогда функция эффективности определяется уравнением:

где а – время распространения радиосигнала через всю сеть.

Определяющее влияние на задержку передачи здесь оказывает трафик скрытых абонентов. Существует ряд способов снижения степени этого влияния. Один из них предложен в [3] в виде специального протокола множественного доступа с резервированием. Для этого протокола функция эффективности равна:

где Ь – нормированная длительность пакета резервирования.

При втором способе ретрансляции из-за совмещения во времени процедур передачи и приема факт начала передачи становится известным по наличию сигнала несущей одновременно (с точностью до времени распространения радиосигнала) всем абонентам сети. Поэтому здесь передача осуществляется за один скачек, отсутствуют скрытые абоненты, но вместе с тем и нет локализации трафика, а также больший по сравнению с первым способом интервал уязвимости. Следовательно, с учетом двойного расходования частотного ресурса функция эффективности для этого способа имеет вид:

£>2 = 2exp(aG).

Для третьего способа ретрансляции, при котором в сети происходят протокольные процедуры доступа, аналогичные второму, но используется в два раза меньше частотного ресурса, получаем следующее

уравнение функции эффективности:          = exp(aG).

Очевидным является то, что использование третьего способа ретрансляции в два раза эффективнее второго. Соотношение по эффективности этих способов с первым не столь очевидно и показано на рис.1, из которого следует, что, например, при п=2 первый способ является предпочтительным при низкой интенсивности трафика.

Рис. 1. Соотношение эффективности способов ретрансляции: (1,2 и 3 – Dir при п=2, п=4 и п=6 соответственно, 4 – Dz 5- Dsnpu т=0,3, а=0,01).

Fig. 1. Efficicency of different retransmission methods: (1, 2, 3- Dm, @ n=2, 4, 6 accordingly, 4 – D2, 5- Da@ m = 0,3, a = 0,01)

III.                                   Заключение

Предложенная модель дает возможность сравнить по эффективности способы ретрансляции в сетях ad hoc в зависимости от значения системных параметров.

IV.                           Список литературы

[1]  Бунин С. Г., Войтер А. П., КоржЮ. В. Сети на основе одночастотных дуплексных ретрансляторов. – Материалы 14-й Международной конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». Севастополь, Крым, Украина, 12 -15 сентября 2005 г., с. 243-244.

[2]  Ильченко М. Е., Бунин С. Г., Войтер А. П. Сотовые радиосети с коммутацией пакетов. — К.: Наукова думка, 2003. – 260 с.

Бунин С. Г., Войтер А. П., КоржЮ. В. Анализ и структурная оптимизация пакетной радиосети. Сборник научных трудов 2-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» МРФ-2005, Харьков, 1923 сентября 2005 г.. Том IV, с 105-108.

COMPARATIVE EVALUATION OF DIFFERENT METHODS OF RETRANSMISSIONS IN AD HOC RADIO NETWORKS

Bunin S., Voiter A.

Institute of Telecommunications,

National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnical Institute»

36 Pobedy St., Kiev, 03056, Ukraine Ph.: (38050) 469-9643, e-mail: bunin@gu.net.

Abstract – Methods of retransmission in Ad hoc radio networks is analyzed. Relative analysis of retransmission efficiency takes into consideration complex criteria which include retransmission delay and frequency resource use.

I.                                        Introduction

During Ad hoc network development one should solve a series of interrelated tasks. There are different ways of communication establishment including packet retransmissions with minimum packet delays and rational radio frequency resource use. Efficiency of different retransmission methods is the most important characteristics in Ad hoc radio networks.

II.                                       Main Part

Three methods of packet retransmission are considered:

1.        Store-and forward at one frequency,

2.        Instant retransmission from one frequency to another,

3.        Instant retransmission at the same frequency with single frequency duplex repeaters [1].

Interrelated analysis is based on complex criteria, which represents functions of packet delays and frequency channel use. It is assumed that multiple access is based on the flexible carrier sense multiple access protocol – CSMA [2]

We represent the general efficiency formula, which is normalized by packet duration as Z) = fnd , where f – frequency use coefficient (f =1 for the first and the third methods and f = 2 for the second one), n – average number of retransmission hops, d – average number of packet transmissions determined by CSMA protocol for each hop. This value is geometrical mean of successful retransmissions. Wth such criteria the most preferable retransmission is that with minimal D.

Efficiency equations for each method with CSMA protocol have been obtained. Analysis of these methods under different system parameters has been carried out.

III.                                      Conclusion

The model provided allows comparing retransmission efficiency in Ad hoc radio networks under different system parameters.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты