Бунін С Г, Войтер А П

НДІ Телекомунікацій Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» пр Перемоги, 36, Київ, 03056, Україна Тел: (8050) 4699643, e-mail: bunin@gunet

Анотація – Розглянуто способи ретрансляції пакетів в мережах ad hoc Виконано порівняльний аналіз їх ефективності по комплексному критерію, що враховує затримку передачі і ступінь використання частотного ресурсу

I                                       Введення

При розробці мереж Ad hoc вирішується ряд взаємоповязаних завдань, обєднаних єдиною цільовою функцією До їх числа відноситься і завдання забезпечення звязності, де використовують ті чи інші схеми ретрансляції задовольняють вимогам мінімізації затримки доставки пакетів і / або раціонального використання виділеного спектра радіочастот Представляє інтерес порівняльна оцінка ефективності різних схем ретрансляції

II                              Основна частина

Розглядається три способи організації ретранслірованія пакетів вузлами мережі:

1 В одній смузі частот з рознесенням у часі процедур передачі і прийому за принципом «прийняв-запамятав-передав» (Store-and-Forward)

2 У роздільних частотних смугах передачі і прийому з суміщенням в часі передачі і прийому

3 В одній смузі частот з суміщенням в часі передачі і прийому на основі одночастотних дуплексних ретрансляторів [1]

Порівняльний аналіз проводиться за комплексним критерієм, представленому у вигляді функції ефективності, що враховує затримку доставки пакетів і ступінь використання частотного ресурсу, у припущенні, що доступ до радіоканалу здійснюється на основі гнучкого варіанту протоколу МДКН [2] Загальне рівняння функції ефективності в нормованих по тривалості передачі пакета величинах представимо у вигляді: D = fnd, де f – коефіцієнт використання частотного ресурсу {f = ^ для першого і третього способу, і ^ = 2для другого), п – середня кількість ланок ретрансляції (стрибків), d-середня кількість передач пакета, обумовлене протоколом МДКН на кожному стрибку, і що представляє собою середньо геометричне ймовірності успішної передачі, для випадку, коли протоколом передача дозволена При такому критерії оцінки більш кращим способом ретрансляції для заданого набору системних параметрів буде той, значення функції ефективності якого менше

Аналіз першого способу ретрансляції базується на припущенні, що мережа охоплює територію радіусом Я і на якій розташоване нескінченно велика кількість абонентів, кожен з яких породжує досить низький трафік, так, що з одиниці площі мережі за час Т, рівне тривалості передачі пакету даних, генерується g пакетів Тоді сумарний трафік в мережі дорівнює: G = gTii .

При передачі пакета від абонента / до абонента j прихованими будуть абоненти, що знаходяться в зоні радиовидимости абонента j, але невидимі для абонента /

Трафік абонентів, що знаходяться в зоні радиовидимости абонента /, назвемо локальним, а трафік від прихованих абонентів на ланці передачі від / к) – трафіком прихованих абонентів Саме ці два трафіку, а не сумарний трафік в мережі G, визначають ефективність передачі на кожній ланці ретрансляції Визначимо радіус радиовидимости, тобто максимальну протяжність однієї ланки ретрансляції в Bv \ p, ekR, гдеЛ <1.

Тоді локальний трафік визначається співвідношенням Gj = A: ^ G, а трафік прихованих абонентів Gj = mk ^ G, де m <1 коефіцієнт прихованого трафіку.

При першому способі ретрансляції ймовірність успішної передачі визначається локальної інтенсивністю трафіку, інтенсивністю трафіку прихованих абонентів і локальним інтервалом вразливості

У цьому випадку на кожній ланці ретрансляції успішна передача для раніше обумовленого випадку

здійснюється в середньому за +1 т)) по

тортур, а кількість ланок ретрансляції при передачі з кінця в кінець мережі за умови середнього

відстані передачі г / 2 одно п = 4 (А 🙂 . Тоді функція ефективності визначається рівнянням:

де а – час поширення радіосигналу через всю мережу

Визначальний вплив на затримку передачі тут надає трафік прихованих абонентів Існує ряд способів зниження ступеня цього впливу Один з них запропонований в [3] у вигляді спеціального протоколу множинного доступу з резервуванням Для цього протоколу функція ефективності дорівнює:

де Ь – нормована тривалість пакета резервування

При другому способі ретрансляції через суміщення в часі процедур передачі і прийому факт початку передачі стає відомим по наявності сигналу несучої одночасно (з точністю до часу поширення радіосигналу) всім абонентам мережі Тому тут передача здійснюється за один скачок, відсутні приховані абоненти, але разом з тим і немає локалізації трафіку, а також більший у порівнянні з першим способом інтервал уразливості Отже, з урахуванням подвійного витрачання частотного ресурсу функція ефективності для цього способу має вигляд:

£>2 = 2exp(aG)

Для третього способу ретрансляції, при якому в мережі відбуваються протокольні процедури доступу, аналогічні друге, але використовується в два рази менше частотного ресурсу, отримуємо таке

рівняння функції ефективності: = exp (aG)

Очевидним є те, що використання третього способу ретрансляції в два рази ефективніше другого Співвідношення по ефективності цих способів з першим не настільки очевидно і показано на рис1, з якого випливає, що, наприклад, при п = 2 перший спосіб є кращим при низької інтенсивності трафіку

Рис 1 Співвідношення ефективності способів ретрансляції: (1,2 і 3 – Dir при п = 2, п = 4 і п = 6 відповідно, 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                                   Висновок

Запропонована модель дає можливість порівняти по ефективності способи ретрансляції в мережах ad hoc залежно від значення системних параметрів

IV                           Список літератури

[1] Бунін С Г, Войтер А П, Корж В Мережі на основі одночастотних дуплексних ретрансляторів – Матеріали 14-ї Міжнародної конф «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології» Севастополь, Крим, Україна, 12 -15 вересня 2005, с 243-244

[2] Ільченко М Є, Бунін С Г, Войтер А П Стільникові радіомережі з комутацією пакетів – К: Наукова думка, 2003 – 260 с

Бунін С Г, Войтер А П, Корж В Аналіз і структурна оптимізація пакетної радіомережі Збірник наукових праць 2-го Міжнародного радіоелектронного форуму «Прикладна радіоелектроніка Стан і перспективи розвитку »МРФ-2005, Харків, 1923 вересня 2005 Том IV, з 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@gunet

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

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р