دانلود مقاله کنترل پذیرش حساس و هوشمند برای سرویس کیفیت شبکه بی سیم

در بوئینگ فانتوم کار می‌کند، قسمت تکنولوژی محاسبات و ریاضی، سیاتل، 98124 wa ایالت متحده داشگاه کالیفرنیا، سانتاباربارا، قسمت علوم کامپیوتر، سانتاباربارا، 93106 CA، ایالت متحده آزمایشگاه تحقیقات ناوال، قسمت تکنولوژی اطلاعات، واشینگتن، 20375 DC، ایالت متحده تاریخ دریافت 19 ژانویه 2005، پذیرفته شده در 3 ژوئن 2006 عرضه آن لاین 14 ژولیه 2006
خلاصه
استفاده ازشبکه‌های بی سیم بسیار وسیع شده است، یکی از نیازهای رشد یافته نگهداری و تقویت سرویس‌های پیشرفته است، مانند جریان چند رسانه‌ای و صدای بالای IP.

روش سنتی کیفیت سرویس (QOS) و خوب کار کردن را تنها با کانال‌‌های قابل پیشگویی و دسترسی شبکه گارانتی می‌کند.

در شبکه‌های موبایل بی سیم که شرایط به طور دینامیکی همانگونه گره‌ها حول شبکه حرکت می‌کنند تغییر می‌کند، از زمانی که وسایل بی سیم تسهیم شده‌اند به سادگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بار موجود در شبکه می بایست کنترل شود تا وقتی که یک QOS مورد قبول برای عملکرد زمان واقعی بتواند تعمیر و نگه داری شود.

اگر حداقل تجهیزات زمان واقعی در نظر گرفته نشوند، این بسته‌های غیر قابل استفاده پهنای باند اندک را تلف می‌کند و مانع دیگر ارتباط می‌شود، مشکلات را ترکیب می‌کند.

تهیه کردن QOS بالا برای تمام ارتباطات پذیرفته شده، ما موافقتنامه کنترل پذیرش هوشمند را پیشنهاد می‌کنیم.

PAC کانال بی سیم را نظارت می‌کند و به طور دینامیکی تصمیمات کنترل در طی مذاکره، شبیه سازی و آزمایشات، ما ثابت می‌کنیم که PAC از اتلاف پاکت‌های Elsvier B.V 2006، تمام حقوق آن حفظ و نگه داشته شده است.

مقدمه
وسایل بی سیم رایج و متداول می‌شود زیرا توانایی آن‌ها سبب ایجاد شبکه موبایل شده است.

از زمانی که تعداد زیادی از کاربردهای معمولی که شامل صدا و چند رسانه‌ای، نیاز به اتلاف پاکت‌های کوتاه و تاخیر انداختن، کیفیت سرویش (QOS) یک نیاز مهم برای این شبکه‌ها است.

بر خلاف شبکه سیمی سنتی، شبکه‌های موبایل در زیر حالات خشن و نا ملایم عمل می‌کند که یک کانال سیم تسهیم با پهنای باند محدود و تحرک را شامل می‌شود.

تلاشهای قدیمی برای فراهم کردن QOS گارانتی شده قادر نیست به طور مداوم تغییرات حالات شبکه بی سیم را برآورده کند.

به طور مشابه، محدودیت QOS زمان واقعی در شبکه موبایل بی سیم به علت تسهیم دسترسی توسط و تحرک غیر واقعی است.

راه حل‌هایی که یک سرویس بی حالت را ایجاد می‌کند و نوع بهتری ازبهترین بسته‌های رسیده برای بسته‌های برتر پیشنهاد می‌کند، مانند
(2) IEEE 802.11E(3) , Diffserv (2) که بیشتر موفق بوده‌اند.

متاسفانه، این راه حل‌ها ممکن است موفق نشود تا اتلاف اندکی فراهم کند و شبکه متراکم بشود عملکردهای زمان واقعی مورد نیاز را به تاخیر بیاندازد.

QOS برای جریان‌های بالاتر بدون کانال هم پایه و دسترسی شبکه موفق تر است کانال بی سیم باید دور از رسیدن به نقطه تراکن از وقتی که اتلاف و زمانی که تاخیر به سرعت زیاد می‌شود تا یکبار به این نقطه برسد نگهداری شود.

نگه داشتن مصرف در زیر نقطه تراکم سخت است زیرا کانال بین گره‌ها تسهیم شده است که ممکن نیست بتواند به طور مستقیم ارتباط برقرار کند.

برای کنترل مقدار ترافیک شبکه و فراهم کردن سرویس با کیفیت بالا برای تمام ترافیک‌های پذیرفته شده، ما موافقتنامه کنترل پذیرش هوشمند را معرفی می‌کنیم.

PAC اطمینان می‌دهد که شبکه اجازه نمی‌دهد یک جریان که سبب تراکم می‌شود بوجود آید.

برای گرفتن یک تصمیم قابل قبول تنها در نواحی محدود با محدوده انتقال مشاهده نمی‌شود اما ناحیه کاملی که ردیابی سیگنال مناسب، زمانی را که کانال بی سیم حس می‌کند شلوغی یک تخمین مناسب برای استفاده و در دسترس بودن پهنای باند است.

استفاده از این اندازه گیری، PAC کنترل پذیرش را برای جریان‌های جدید انجام می‌دهد تا از جریان‌های مجاز جلوگیری کند که سبب تراکم می‌شود.

بحث ما بر کنترل پذیرش مسیر انتقال موج تمرکز شده است.

بقیه بحث بر اساس بخش 2 که زمینه‌ای بر انتقال و ارسال بی سیم که شامل روش‌هایی برای اندازه گیری پهنای باند در دسترس و نزدیکی‌های قبلی برای فراهم کردن بسته‌های ارسالی بالا و تاخیر کوتاه در شبکه بی سیم سازماندهی شده است.

در بخش 3، PAC را تشریح می‌کنیم.

عملکرد PAC را در شبیه سازی (بخش 4) نشان می‌دهیم و چگونگی جلوگیری از کمبود تعادل (بخش 5) را توضیح می‌دهیم و نتایج آزمایش تست‌های انجام شده استفاده شده در اجرای Mica2 (بخش 6) بحث می‌کنیم.

بخش 7 نتایج را نشان می‌دهد.

2- زمینه برای انجام کنترل پذیرش شبکه‌های بی سیم، مهم است چگونگی اتصال بی سیم که دیگر گره‌ها را در شبکه‌های بی سیم جدا شده به هم فشرده می‌کند را بیابیم.

در این بخش، اهمیت فواصل انتقال بسته‌ها و دریافت را بحث می‌کنیم.

سپس چندین روش برای محاسبه کردن پهنای باند در دسترس بستگی دارد.

همچنین بر اثر یک مدل پخش قطعی که شامل محو کردن و چند راه استادانه درست شده است.

سپس کار متناسب بحث می‌کنیم و اینکه چرا اکثر راه‌ حل‌های پیشنهاد شده ناکافی هستند.

متعاقباً، درباره راه حل اکثر روابط نزدیک به خط مشی ما بحث می‌کنیم.

1-2 ناحیه به هم فشرده تعدادی از محدوده‌های مهم برای ارتباط بی سیم وجود دارد.

هر کدام از این‌ها برای عملیات موافقتنامه طبقه بندی شده mac اندازه مصرف کانال و تخمین پهنای باند، به اندازه مکانیزم بی سیم که شامل رفتارهای هوشمند 4 است اهمیت دارند.

در یک محدوده کوتاه، فرض می‌کنیم که گره‌ها قابلیت ارتباط مستقیم را دارند.

پیشنهاد می‌کنیم جدایی حداکثر بین فرستنده و گیرنده با رسیدن به عنوان محدوده دریافت (RXR) که در شکل 1 نشان داده شده باشد.

گره‌ها با R × R فرستنده همسایه‌های آن گفته می‌شود گره‌ها که با حمل محدوده حساس یک فرستنده می‌تواند از اتصال بسته نشان داده شود (CSR).

این گره‌ها همسایه‌های حساس باربر شناخته می‌شوند.

تمام CSNها توانایی انتقال را نشان می‌دهند اما توانایی کشف رمز حجم بسته را اگر آنها خارج از R × R باشند را ندارند.

رابطه بین R ×R و CSR بوسیله رمزگشایی فیزیکی (PHY) تعریف شده است.

CSR به طور نمونه بزرگتر از R × R در جلوگیری از برخورد است.

در توافقنامه‌های MAC که مبتنی است بر CSMA در IEEE 8.2.11 می‌باشد.

CSN فرستنده اجازه نمی‌دهد تا یک انتقال بسته را مادامیکه گره دیگری به علت اینکه کانال مشغول است انتقال یابد راه بیاندازد.

در شبکه‌های CSMA، یک CSR بزرگ از انتقال های چند گانه از اتفاقات همزمان و جلوگیری کرده و در دور کردن تداخل گیرنده‌ها کمک می‌کند.

بر خلاف، CSR کوچکتر برای فاصله بیشتر، تداخل بیشتر ممکن است رخ دهد.

برای دریافت بسته صحیح کانال یک گیرنده باید آزاد از انتقال متداخل باشد.

اگر دیگر گره به یک بسته انتقالی بسته شده باشد، ممکن است با یک دریافت بسته مداوم روبرو شویم، حتی اگر دوفرستنده خارج از دیگر CSR ها باشند.

برای تعیین کردن مقدار این اثر گیرنده‌ای برای فاصله (PID) به عنوان فاصله‌ای بین یک گیرنده و دیگر فرستنده‌ها تعریف می‌کنیم.

برای مثال، در شکل 2، اگر X خارج از گره R، RID باشد، گره X می‌تواند در زمان مشابه به عنوان گره S بدون تاثیر اثر بسته‌ها رسیده بوسیله R از گره S منتقل شود.

اگر گره X در داخل گره PID , R باشد و یک بسته را در زمان مشابه به عنوان گره S ارسال کند، گره R توانایی رساندن موفق بسته را از گره S ندارد زیرا دو بسته فرستاده شده به هم برخورد می‌کنند.

در دو مورد، گرهX از انتقال به دلیل اینکه گره S خارج از گره X، CSR است منع می‌کند و نمی‌تواند یک انتقال مداوم را بین گره R , S حس کند.

اندازه دقیق PID به تعداد زیادی فاکتور بستگی دارد که شامل قدرت انتقال، حداقل قدرت دریافت، مدل تکثیر و قابلیت سخت افزاری می‌شود.

در شکل 2 CSR بزرگتر از RID , RID بزرگتر از R × R است.

این نمونه‌های خطی در سراسر بحث PAC استفاده شده است.

در یک انتقال دهنده، R × R و CSR به کاراکترهای توافقنامه فیزیکی بی سیم بستگی دارد.

یک توافقنامه می‌تواند اداره کند تا یک R × R و CSR مخصوص را خلق کند.

برای مثال در IEEE 8.2.11 [5] اشکال رمز گشایی فیزیکی چند گانه وجود دارد، به عنوان مثال مانند CSR.

IEEE 802.11g , IEE 802.11b برای تمام اطلاعات مشابه است مادامیکه R × R به عنوان سرعت اطلاعات افزایش می‌یابد.

گرچه، CSR همیشه بزرگتر از R × R می‌باشد.

گیرنده، توانایی دریافت و کشف یک انتقال را دارد که بستگی به رمز گشایی فرستند، مدل پخش و حس گیرنده دارد.

انتقال موجب می‌شود که از یک ارسال کننده به یک گیرنده منتقل شود گیرنده بستگی به توانایی گیرنده دررمز گشایی یک انتقال دارد.

گیرنده قادر نیست رمز گشایی کند یا اینکه بتواند یک بسته را کشف کند.

در اکثر CSMA ها که شامل IEEE 802.11 است، قدرت سیگنال در R × R و CSR در سطح صداها خوب است پس صداها این نواحی را به هم فشرده نمی‌کند.

برای دو انتقال که به طور موفق دریافت شده است، گره‌های انتقال باید در فضا جدا شوند.

فاصله بین دو فرستنده که دریافت بسته مناسب را در کیرنده RID + R × R اطمینان می‌دهد.فاصله برای دستور شبکه‌ ممکن نگه می‌دارد و می‌تواند بدترین مورد دستور را مشاهده کنیم.

در هر فاصله از RID+ R × R ممکن است که انتقال‌های دو فرستنده با توانایی یک گیرنده که به طور مناسب بسته‌ها را رمز گشایی می‌کند تداخل کند.

2-11 تصدیق MAC تصدیقات بسیاری در توافقنامه MAC به عنوان IEEE 802.11 استفاده شده است.

برای آگاهی دادن فرستنده باید دریافت به طور موفق رخ دهد.

اگر یک ACK گرفته نشود، فرستنده بسته را دوباره می‌فرستد.

مکانیزم ACK اطلاعات با فقدان بسته در MAC که سبب تداخل‌ها و خطاها می‌شود.

به طور عمومی، حس حمل به وسیله فرستادن ACK عمل نمی‌کند.

کانال چک نشده است زیرا در این زمان ممکن است حسگر حمل گیرنده را خاموش کند.

اگر گیرنده خاموش شود، از انتقال ACK جلوگیری می‌کند و به یک فرستنده برای دوباره فرستادن نیاز پیدا می‌کند.

دوباره فرستادن بسته می تواند وسایل بی سیم را تلف کند و تاخیر را زیاد کند.

دو گیرنده جداگانه داده شده است که به وسیله RID و هر گیرنده – فرستنده جفت که بوسیله R × R جدا شده است جدا می‌شوند فاصله بین دو فرستنده برای انتقال‌های موفق RID + R × R*2 است.

یک شکل شبکه مکان یابی در شکل 3 نشان داده است.

در این بدترین مورد دستور اگر دو فرستنده نزدیکتر از RID+ R × R*2 هستند و انتقلات روی هم افتاده‌اند، اطلاعات و جفت‌های ACK به هم خورده و ارتباط خراب می‌شود.

2-2 اندازه گیری پهنای باند در دسترس هدف از کار، اجازه دادن به گره‌ها است که تخمین پهنای باند بستگی دارد تا تصمیمات کنترل پذیرش صحیح ایجاد کند.

چندین روش را برای تعیین پهنای باند در دسترس امتحان کرده‌ایم.

معمول ترین راه برای اندازه گیری پهنای باند، اندازه گیری کردن استفاده از شبکه است.

استفاده از شبکه و حداکثر پهنای باند داده شده است، پهنای باند در دسترس با استفاده از معادله زیر بدست می‌آید.

تکنیک‌هایی برای اندازه گیری استفاده از شبکه وجود دارد.

تعدادی استاندارد استفاده از شبکه‌هایی که صف طولانی دارند، پنجره تراکم MAC، تعداد تراکم‌ها، تاخیر، و ساعت شلوغ کانال.

صف طولانی، پنجره تراکم MAC و تعدادی از تداخل مقداری اطلاعات درباره استفاده از شبکه فراهم می‌کنند اگر شبکه متراکم نشود.

تاخیر یکی از وسیع ترین استفاده‌های استاندارد برای تعیین پهنای باند است.

به طور معمول خط مشی اندازه گیری این استاندارد تزریق بسته‌های کاوش در شبکه است که درخواست جواب از دیگر گره را می‌کند.

زمانی که تعدادی از تکنیک‌های کاوش وجود دارد، تعدادی از مشکلات راه حل می‌کنند.

زیان‌های اولیه تاخیر کاوش مانند اندازه گیری پهنای باند در بالای سر همچنین، از وقتی که تکنیک اندازه گیری فعال هستند، کاوش‌ها ممکن نیست بتوانند یک ارزش دقیق اگر بسته‌ها کم رخ دهند.

تعیین کنند.

تکنیک دوم برای تعیین استفاده از شبکه، ساعت شلوغی گفته می‌شود که یک اندازه مستقیم از استفاده کانال است.

درشبکه‌های بی سیم، یک گره می‌تواند این سه مورد را کشف کند: انتقال، دریافت و اشغال.

اگر گره یک سیگنال حمل را نشان دهد، حس می‌کند که کانال شلوغ است و تنها می‌تواند رمز گشایی کرده و حجم بسته را دریافت کند اگر بسته بوسیله گره‌ای با R × R منتقل شود.

بوسیله اندازه گیری مقدار زمان کانال حس کرده که به عنوان اشغال (CS)، دریافت (RX) یا از سال (TX)، یک گره می‌تواند نه تنها انتقال‌ها را اندازه گیری کند که با R × R آن نیز رخ می‌دهد.

اما همچنین با CSR آن می‌باشند.

با اندازه گیری بخش زمان شلوغ است، یک گره می‌تواند استفاده جاری را تخمین بزند.

ما زمان شلوغی را به صورت زمان کامل با یک فاصله‌ای که یک گره بسته‌های انتقال منتقل می‌کند، بسته‌ها را دریافت می‌کند یا انتقال بسته را حس می‌کند.

برای مثال در شکل 4، کانال نصف زمان شلوغ است.

در پنجره 1- در پنجره 2- کانال همیشه شلوغ است.

شبیه سازی شبکه بر