Μελέτη ενεργο-αποδοτικών σχημάτων ελέγχου της ισχύος μετάδοσης επιπέδουελέγχου πρόσβασης στο μέσο για ασύρματα ad hoc δίκτυα

• Κύριος συγγραφέας: Γκάμας, Βασίλειος
• Άλλοι συγγραφείς: Βαρβαρίγος, Εμμανουήλ
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2007
• Θέματα: Ασύρματο ad hoc δίκτυο; Έλεγχος ισχύος; IEEE 802.11; Wireless ad hoc network; Power control; 004.62

Το ζήτημα της κατανάλωσης ενέργειας σε ασύρματα ad hoc δίκτυα αποτελεί ένα ερευνητικό πεδίο το οποίο έχει λάβει ιδιαίτερη προσοχή τα τελευταία χρόνια. Οι σταθμοί σε ένα ασύρματο ad hoc δίκτυο λειτουργούν επί το πλείστον με μπαταρίες με αποτέλεσμα η εξοικονόμηση ενέργειας στο δίκτυο να αποτελεί πρώτιστο στόχο για την βιωσιμότητα των σταθμών του δικτύου και την αξιόπιστη παραλαβή των πακέτων δεδομένων από τους παραλήπτες τους. Μέχρι σήμερα, έχουν αναπτυχθεί διάφορα ενεργό-αποδοτικά πρωτόκολλα τα οποία μπορούν να υιοθετηθούν σε ένα ασύρματο ad hoc δίκτυo. Τα πρωτόκολλα αυτά λειτουργούν σε διαφορετικό επίπεδο το καθένα (ελέγχου πρόσβασης στο μέσο, δικτύου, υψηλότερα). Η παρούσα εργασία συντάχθηκε με σκοπό την μελέτη αυτών των ενεργό-αποδοτικών πρωτοκόλλων που μπορούν να υιοθετηθούν σε ασύρματα ad hoc δίκτυα, την καταγραφή των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών κάθε πρωτοκόλλου καθώς και την ανάπτυξη ενός νέου πρωτοκόλλου ελέγχου της ισχύος μετάδοσης σε ασύρματα ad hoc δίκτυα με κύριο στόχο την περαιτέρω μείωση της κατανάλωσης ενέργειας στο δίκτυο με παράλληλη αύξηση του throughput του δικτύου. Συγκεκριμένα, στην παρούσα μελέτη, αναλύονται και παρουσιάζονται τα ακόλουθα ζητήματα. Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζονται οι στόχοι της παρούσας εργασίας καθώς και η συνεισφορά της στο ζήτημα της κατανάλωσης ενέργειας στα ασύρματα ad hoc δίκτυα. Στο Κεφάλαιο 2 αρχικά πραγματοποιείται μία εισαγωγή στην αρχιτεκτονική των ασυρμάτων ad hoc δικτύων και ακολούθως παρουσιάζονται οι διάφορες κατηγορίες των ασυρμάτων ad hoc δικτύων, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στην 802.11 τεχνολογία και πρωτόκολλα. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται υπάρχοντα ενεργό-αποδοτικά πρωτόκολλα τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ασύρματα ad hoc δίκτυα. Τα πρωτόκολλα αυτά παρουσιάζονται ταξινομημένα ανάλογα με το επίπεδο στο οποίο το καθένα λειτουργεί (επίπεδο ελέγχου πρόσβασης στο μέσο, επίπεδο δικτύου, υψηλότερα επίπεδα). Στο Κεφάλαιο 4 περιγράφεται το προτεινόμενο MAC πρωτόκολλο ελέγχου της ισχύος μετάδοσης το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ασύρματα ad hoc δίκτυα. Παρουσιάζεται η λειτουργία του πρωτοκόλλου, περιγράφοντας το χαρακτηριστικό της αργής εκκίνησης που το προτεινόμενο πρωτόκολλο υιοθετεί για την μετάδοση των RTS πλαισίων, καθώς και τον CTS μηχανισμό που χρησιμοποιείται. Στο τέλος του κεφαλαίου, πραγματοποιείται μια σύγκριση της λειτουργίας του προτεινόμενου ενεργό-αποδοτικού πρωτοκόλλου με υπάρχοντα πρωτόκολλα MAC επιπέδου που παρουσιάστηκαν στο Κεφάλαιο 3. Στο Κεφάλαιο 5 πραγματοποιείται αξιολόγηση της απόδοσης του προτεινόμενου πρωτοκόλλου. Η αξιολόγηση της απόδοσης του προτεινόμενου πρωτοκόλλου πραγματοποιείται μέσω της εκτέλεσης πειραμάτων με την βοήθεια του εξομοιωτή δικτύων network simulator 2. Η αξιολόγηση του προτεινόμενου πρωτοκόλλου πραγματοποιείται ως προς διάφορες παραμέτρους – κατανάλωση ενέργειας στο δίκτυο, διασπορά της καταναλόμενης ενέργειας, μέση καθυστέρηση παραλαβής των πακέτων, throughput του δικτύου, πλήθος συγκρούσεων RTS πλαισίων, λόγος ληφθέντων προς απεσταλμένα πακέτα – έχοντας ως βάση το πρόβλημα της εκκένωσης των πακέτων στο δίκτυο και για την περίπτωση δύο διαφορετικών προσεγγίσεων. Μία στην οποία κάθε σταθμός χρησιμοποιεί στατική ισχύ για τις μεταδόσεις του και μία στην οποία κάθε σταθμός ρυθμίζει την ισχύ μετάδοσής του στην ελάχιστη απαιτούμενη τιμή για την ορθή παραλαβή των πακέτων από τους παραλήπτες τους. Τέλος στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την παρούσα εργασία καθώς και διάφορα ανοιχτά ζητήματα προς περαιτέρω έρευνα.