Регистрация / Вход
Прислать материал

Анализ эффективности механизма детерминированного доступа к каналу в сетях IEEE 802.11ad

Сведения об участнике
ФИО
Занкин Виталий Петрович
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
Анализ эффективности механизма детерминированного доступа к каналу в сетях IEEE 802.11ad
Резюме
В сетях IEEE 802.11ad наряду с механизмом случайного доступа к каналу используется механизм детерминированного доступа: станции запрашивают у центрального устройства SP-резервирование (последовательность интервалов времени, в течение которых только станция, получившая это SP-резервирование, имеет право передавать). Ввиду наличия помех в беспроводной среде, при выборе параметров резервирований нужно учитывать время на повторные попытки передач. Учет помех усложняется при передаче данных, требовательных к качеству обслуживания (QoS). В работе построена аналитическая модель передачи мультимедийного потока в сетях IEEE 802.11ad посредством SP-резервирований с учетом помех.
Ключевые слова
Wi-Fi, резервирование, ARQ, QoS, аналитическая модель
Цели и задачи
Целью данной работы является разработка методов определения значе­ний параметров резервирований (устанавливаемых в сетях IEEE 802.11ad с помощью механизма детерминированного доступа), которые гарантировали бы выполнение требований к качеству обслуживания передаваемого мульти­медийного потока при минимальном потреблении канальных ресурсов.
В работе рассмотрено два подхода к передаче потоков мультимедийных данных переменной интенсивности (VBR-потоков) с помощью механизма де­терминированного доступа к каналу в сетях IEEE 802.11ad: одиночная и мно­жественная передача пакетов с данными. В первом случае передается не бо­лее одного пакета в каждом зарезервированном интервале, а во втором случае может быть передано больше одного пакета. Для решения поставленной за­дачи построены аналитические модели данных подходов. Модели позволяют определить такие параметры зарезервированных интервалов, при которых выполнены требования к качеству обслуживания передаваемого потока.
Введение

Бурное развитие технологий беспроводной передачи данных привело к небывалому росту числа пользователей беспроводных сетей и объемам мультимедийных данных, передаваемых по беспроводным сетям. Основной сложностью при передаче таких данных являет­ся выполнение их требований к качеству обслуживания (QoS-требований), таких как максимально допустимые задержка передачи одного пакета и доля потерянных пакетов.  Интерес пользова­телей к приложениям реального времени и рост числа таких приложений привели к тому, что надежная передача QoS-данных стала основным вызовом разработчикам беспроводных сетей Wi-Fi. В данной ра­боте проблема надежной передачи мультимедийных данных рассматривается в контексте сетей IEEE 802.11ad.

Методы и материалы

В работе используются методы теории массового обслуживания, теории вероятностей, линейной алгебры. Имитационная модель была реализована с помощью средств языка C++. 

Описание и обсуждение результатов

В данной работе разработаны методы определения значений параметров резервирований, устанавливаемых в сетях IEEE 802.11ad с помощью механиз­ма детерминированного доступа, гарантирующие выполнение требований к качеству обслуживания передаваемого мультимедийного потока при мини­мальном потреблении канальных ресурсов.

Рассмотрено два подхода к передаче данных переменной интенсивности с помощью механизма детерминированного доступа к каналу в сетях IEEE 802.11ad: одиночная и множественная передача пакетов с данными, раз­работаны их аналитические модели. Продемонстрирована высокая точность разработанных аналитических моделей. Доказана их эффективность по срав­нению с методом безусловных повторных передач.

Результаты работы были опубликованы в трех статьях. Первая статья, отражающая самые ранние результаты работы, была представлена на постер­ной сессии конференции «Информационные Технологии и Системы 2014». Вторая статья представлена на конференции ISWCS 2015. Третья статья представлена на конференции «Информационные Технологии и Системы 2015».

В дальнейшем планируется расширение построенных моделей на случай передачи пакетов по каналу связи с коррелированными помехами. 

Используемые источники
1. IEEE. –– IEEE Standard for Information technology – Telecommunications and information exchange between systems – Local and metropolitan area networks – Specific requirements – Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, 2012.
2. IEEE Standard for Information technology–Telecommunications and information exchange between systems–Local and metropolitan area networks– Specific requirements – Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 3: Enhancements for Very High Throughput in the 60 GHz Band, 2012.
3. Analytical model of IEEE 802.11s MCCAbased streaming in the presence of noise / Evgeny Shvets, Andrey Lyakhov, Alexander Safonov, Evgeny Khorov // ACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review. –– 2011. –– Vol. 39, no. 2. –– P. 38–40.
Information about the project
Surname Name
Zankin
Project title
Analysis of the effectiveness of deterministic channel access in IEEE 802.11ad networks
Summary of the project
In the paper, we have developed a mathematical model of a VBR flow transmission in preliminarily allocated SPs. The model can be used to find parameters of an SP allocation which allows meeting QoS requirements of a flow while minimizing the amount of the allocated channel time. Generality of the model enables its application almost to any technology where channel time allocations are used to provide QoS. Future work includes designing adaptive and robust scheduling algorithms for scenarios when channel conditions can vary, so a more accurate choice of allocation parameters is needed.
Keywords
QoS, scheduling, channel reservation, WiGig, VBR, mathematical model