Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных

Предложена математическая модель для расчета эффективной скорости передачи на канальном уровне радиосетей при использовании адаптивного протокола множественного доступа с контролем сигнала несущей и переменной длиной кадров данных с учетом комплексного влияния интенсивности ошибок в радиоканале и фо...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2018
Автор:	Войтер, А.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та МОН України 2018
Назва видання:	Управляющие системы и машины
Теми:	Информационные и коммуникационные среды
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/144135
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных / А.П. Войтер // Управляющие системы и машины. — 2018. — № 2. — С. 80-86. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-144135
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1441352018-11-30T01:22:50Z Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных Войтер, А.П. Информационные и коммуникационные среды Предложена математическая модель для расчета эффективной скорости передачи на канальном уровне радиосетей при использовании адаптивного протокола множественного доступа с контролем сигнала несущей и переменной длиной кадров данных с учетом комплексного влияния интенсивности ошибок в радиоканале и формата пакетов. Мета статті. Метою роботи є визначення ефективності передачі адаптивного протоколу МДКН із змінною довжиною кадрів та жорсткою стратегією доступу до радіоканалу з урахуванням обмежень на довжину кадрів з боку фізичного рівня мережі та протоколу LLC. Методи: Отримано математичну модель ефективності передачі у вигляді функції фізичної швидкості передачі в радіоканалі, ймовірності успішної передачі кадра для заданої частоти помилок в радіоканалі, структури пакета та ймовірності безконфліктної передачі кадрів для протоколу МДКН з адаптивним керуванням довжиною кадру. Результати. Математична модель дає змогу обчислити оптимальний розмір кадрів даних для протоколу LLC та його допустиме збільшення в адаптивних процедурах протоколу МДКН, ефективність передачі на канальному рівні радіомережі та її пропускну спроможність. Показано, що ефективність розглянутого адаптивного протоколу CSMA при його інтегрованому використанні обмежена на рівні 30% його потенціалу. Purpose. The aim of the work is to determine the efficiency of the channel level of radio networks using an adaptive CSMA protocol with variable packet length and a rigid access strategy to the radio channel, taking into account the limitations on the length of packets on the part of the LLC protocol and the physical layer. Methods. An equation is obtained for the effective transmission rate as a function of the physical transmission rate in the radio channel, the probability of successful transmission of the packet for a given error rate in the radio channel, the packet structure, and the probability of a contention-free CSMA protocol with adaptive packet length control. Results. The mathematical model makes it possible to calculate the optimal size of data packets for LLC protocol and its allowable increase in adaptive CSMA protocol procedures, the effective transmission rate at the channel layer of the packet radio network, and its throughput. It is shown that the efficiency of the considered adaptive CSMA protocol in its integrated use is limited at the level 30% of its potential. 2018 Article Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных / А.П. Войтер // Управляющие системы и машины. — 2018. — № 2. — С. 80-86. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0130-5395 DOI: https://doi.org/10.15407/usim.2018.02.080 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/144135 621.39 ru Управляющие системы и машины Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та МОН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Информационные и коммуникационные среды Информационные и коммуникационные среды
spellingShingle	Информационные и коммуникационные среды Информационные и коммуникационные среды Войтер, А.П. Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных Управляющие системы и машины
description	Предложена математическая модель для расчета эффективной скорости передачи на канальном уровне радиосетей при использовании адаптивного протокола множественного доступа с контролем сигнала несущей и переменной длиной кадров данных с учетом комплексного влияния интенсивности ошибок в радиоканале и формата пакетов.
format	Article
author	Войтер, А.П.
author_facet	Войтер, А.П.
author_sort	Войтер, А.П.
title	Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных
title_short	Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных
title_full	Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных
title_fullStr	Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных
title_full_unstemmed	Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных
title_sort	эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных
publisher	Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та МОН України
publishDate	2018
topic_facet	Информационные и коммуникационные среды
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/144135
citation_txt	Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных / А.П. Войтер // Управляющие системы и машины. — 2018. — № 2. — С. 80-86. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Управляющие системы и машины
work_keys_str_mv	AT vojterap éffektivnostʹadaptivnogoupravleniâdlinojpaketovvradiosetâhperedačidannyh
first_indexed	2025-07-10T18:44:27Z
last_indexed	2025-07-10T18:44:27Z
_version_	1837286631609991168
fulltext	80 ISSN 0130-5395, Control systems and computers, 2018, № 2 Информационные и коммуникационные среды DOI https://doi.org/10.15407/usim.2018.02.080 УДК 621.39 А.П. ВОЙТЕР, д-р техн. наук, зам.директора, Ин-т ядерных исследований НАН Украины, Киев, просп. Науки, 47, Киев, 03028, Украина voiter@kirn.kiev.uf ЭФФЕКТИВНОСТЬ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛИНОЙ КАДРОВ В РАДИОСЕТЯХ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Предложена математичесêая модель для расчета эффеêтивной сêорости передачи на êанальном óровне радиосетей при использовании адаптивноãо протоêола множественноãо достóпа с êонтролем сиãнала несóщей и переменной дли- ной êадров данных с óчетом êомплеêсноãо влияния интенсивности ошибоê в радиоêанале и формата паêетов. Êлючевые слова: радиосети, адаптивное óправление, математичесêая модель, длина паêетов. Введение Необходимость адаптивноãо óправления в ра- диосетях передачи данных обóсловлена значи- тельным влиянием на них дестабилизирóю- щих фаêторов, важнейшее из êоторых — не- стабильность передающей среды и êолебания интенсивности трафиêа. Они приводят ê не- óстойчивой работе протоêолов êонêóрентноãо достóпа ê радиоêаналó и, êаê следствие, — ê снижению эффеêтивной сêорости передачи. Одним из параметров адаптации является длина êадров данных, передаваемых в радио- сети. Оптимизация эффеêтивности передачи данных пóтем изменения длины êадров обычно осóществляется на физичесêом и êанальном óровнях архитеêтóры радиосетей [1–5]. На физичесêом óровне лоãичесêой стрóêтóры ра- диосети процедóры адаптации сводятся ê вы- борó оптимальноãо для теêóщеãо значения интенсивности ошибоê в радиоêанале разме- ра длины êадров, êоторая обеспечивает тре- бóемóю вероятность еãо бесêонфлиêтной пе- редачи. Êанальный óровень радиосетей пере- дачи данных содержит два протоêола: прото- êол óправления лоãичесêим êаналом (LLC — Logical Link Control) и протоêол óправления достóпом ê радиоêаналó (MAC — Medium Access Control). LLC-протоêол, êроме óстановленных в нем процедóр, представляет таêже форматы êадров, в êоторых определенная фиêсирован- ная часть является слóжебной информацией, переменной частью слóжат собственно пере- даваемые данные. Эффеêтивность передачи этоãо протоêола определяется соотношением длины информационной части êадра ê общей длине êадра. Важнейший элемент архитеêтóры радиосе- тей — это МАС-протоêолы, реãламентирóю- щие êоллеêтивное использование радиоêана- ла. Базовыми протоêолами принято считать протоêолы множественноãо достóпа с êонтро- лем несóщей (МДÊН) [1]. Эти протоêолы из- начально были рассчитаны на передачó êад- ров данных фиêсированной длины. Из-за воз- можных êонфлиêтов, обóсловленных êонеч- ным временем распространения радиосиãнала в сети, и слóчайным распределением времени постóпления êадров для передачи, эффеêтив- ность этих протоêолов определяется вероят- Эффеêтивность адаптивноãо óправления длиной êадров в радиосетях передачи данных ISSN 0130-5395, УСиМ, 2018, № 2 81 ностью бесêонфлиêтной передачи êадров. Протоêолы МДÊН имеют предел óстойчиво- сти — значение интенсивности постóплений êадров, при êоторой êоличество êонфлиêтов начинает преобладать над êоличеством бес- êонфлиêтных передач, что снижает эффеê- тивнóю сêорость. Для расширения предела óстойчивости, а таêже с целью повышения эффеêтивности передачи был предложен ряд адаптивных МДÊН-протоêолов [6–8]. Таê, например, в [6] предложен адаптивный МДÊН-протоêол с переменной длиной êад- ров и жестêой стратеãией достóпа. В этом про- тоêоле абоненты должны различать три со- стояния радиоêанала:  занятое, êоãда детеêтирóется сиãнал не- сóщей;  состояние разрешения передачи (сиãнал несóщей отсóтствóет в течение времени не бо- лее, чем время распространения радиосиãнала в сети);  свободное состояние (сиãнал несóщей от- сóтствóет больше времени распространения радиосиãнала в сети). При постóплении êадра данных для переда- чи, êоãда радиоêанал занят, протоêол ожидает освобождения, постоянно проверяя сиãнал несóщей (таê называемая жестêая стратеãия), и êаê тольêо радиоêанал освободится, начи- нает передачó êадра. В состоянии разрешения передачи абонент имеет право передать êадр óстановленноãо размера. В свободном состоянии разрешена передача êадра большей длины. Таêая орãанизация передачи дает возмож- ность передавать êадры óстановленной (фиê- сированной) длины при интенсивном трафи- êе, а при снижении интенсивности, êоãда возниêают паóзы в трафиêе длиною более чем время распространения радиосиãнала в сети, передавать êадры большей длины. Доêазано [6], что óвеличивая длинó êадров, передавае- мых в свободном состоянии радиоêанала, этот протоêол может обеспечивать рост пропóсê- ной способности радиоêанала до 85 процен- тов. Но, очевидно, что таêое óвеличение дли- ны êадров данных приведет ê снижению эф- феêтивности их передачи на физичесêом óров- не (óменьшится вероятность óспешной пере- дачи êадра при заданной интенсивности оши- боê в радиоêанале). Постановка задачи Цель работы — полóчение математичесêой модели эффеêтивности передачи жестêоãо адаптивноãо МДÊН-протоêола с переменной длиной êадров [6] с óчетом влияния физиче- сêоãо óровня и LLC-протоêола. Эффеêтив- ность передачи при заданной физичесêой сêорости передачи V бит/с определим в ви- деофóнêции: ( , )M M PLrC VС P C , (1) ãде MС — êоэффициент эффеêтивности МДÊН- протоêола с óчетом êомплеêсноãо влияния вероятности бесêонфлиêтной передачи êад- ров MP , определяемой процедóрами МДÊН- протоêола, и êоэффициента совместной эф- феêтивности физичесêоãо óровня и LLC- протоêола PLС , êоторый в свою очередь зави- сит от вероятности óспешной передачи êадра pP на физичесêом óровне радиосети, от êо- эффициента изменения длины êадров r и от êоэффициента эффеêтивности LC принятоãо формата êадра. Математическая модель При определении pP и LC воспользóемся ре- зóльтатами [7]. При заданной вероятности p ошибêи на один бит в радиоêанале, вероят- ность безошибочной передачи êадра равна ( )(1 ) n c pP p   , ãде L n c  , n — êоличество бит в информа- ционной части êадра, c — длина еãо слóжеб- ной части. Êоэффициент эффеêтивности передачи LLC-протоêола определяется соотношением длины информационной части êадра ê об- щей еãо длине L nC L  . Тоãда общий êоэффи- циент эффеêтивности передачи физичесêоãо А.П. Войтер 82 ISSN 0130-5395, Control systems and computers, 2018, № 2 óровня и óровня LLC бóдет определяться óравнением  ( )1 n c PL P L n p C P C L    (2) Очевидно, при фиêсированном значении длины слóжебной части êадра эффеêтивная сêорость передачи возрастает с óвеличением еãо информационной длины. В то же время при óвеличении длины êадра снижается веро- ятность еãо óспешной передачи pP , т.е. задача повышения эффеêтивности передачи должна решаться на основе êомпромисса в óдовле- творении противоречивых требований физи- чесêоãо óровня и протоêола LLC. Для êаждоãо значения вероятности ошибêи в радиоêанале сóществóет оптимальная длина информационной части êадра on , что следóет из óсловия 0PLdC dn  : 2ln(1 ) ( ln(1 ) 4 ln(1 ) 2 ln(1 )o c p c p c p n p         . Тоãда оптимальная длина êадра: o oL n c  . Для заданноãо протоêола êанальноãо óровня длина слóжебной части êадра фиêсирована, а изменение r длины êадра L относительно оп- тимальной, êоãда on n , осóществляется из- менением значения n o n c r n c    . Отсюда из- менения длины êадра в r раз можно достичь при ( 1)on rn r c   . Тоãда для переменноãо n óравнение (2) принимает вид: ( )[ ( 1) ](1 ) ( ) or n c o PLr o rn r c pC r n c      . (3) Полóчим êоэффициент эффеêтивности для рассматриваемоãо жестêоãо адаптивноãо про- тоêола, использóя модель для анализа базовых протоêолов МДÊН [1] и, óчитывая, что время передачи êадра оптимальной длины равно o o LT V  , время передачи êадра, óвеличенной в r раз длины, равно r oT rT , ãде r > 1. Эта мо- дель строится с применением элементов тео- рии восстановления и предположения, что êоличество абонентов бесêонечно велиêо, êаждый из êоторых ãенерирóет êадры с бес- êонечно малой сêоростью. Последнее фаêти- чесêи является предположением о пóассонов- сêом хараêтере процесса постóпления êадров для передачи по радиоêаналó с сóммарной интенсивностью λ êадров/с. Данная модель оперирóет со средними значениями времен- ных отрезêов состояния радиоêанала. Временная диаãрамма работы радиоêанала по рассматриваемомó жестêомó адаптивномó МДÊН-протоêолó представлена на рис. 1. Очевидно, что радиоêанал может пребывать в одном из двóх возможных состояний — за- нятом со средней продолжительностью В, êо- ãда в радиоêанале осóществляется передача êадров и фóнêционирóет сиãнал несóщей, и свободном со средней продолжительностью I, êоãда передача êадра разрешена и содержит в данном слóчае таêже и состояние разрешения передачи. В свою очередь занятое состояние может отображать два события: бесêонфлиêт- нóю эффеêтивнóю передачó êадров данных со средней продолжительностью U, и одновре- меннóю передачó несêольêих êадров данных, êоãда происходит их взаимное разрóшение. Время поисêа радиоêанала в состоянии бес- êонфлиêтной передачи êадров данных отожде- ствляется с полезным использованием радио- êанала. Занятое и свободное состояние радио- êанала поочередно меняются, образóя циêлы восстановления. Вероятность óспешной передачи êадров МДÊН-протоêола определим êаê отношение среднеãо интервала бесêонфлиêтной передачи в циêле восстановления ê продолжительности этоãо циêла: M M UP B I   (4) Пóсть радиоêанал находится в свободном со- стоянии. Тоãда при постóплении êадра первая передача в интервале занятости бóдет иметь длинó orT , а все последóющие – оптимальнóю, т.е. равнóю oT . Следовательно, среднее êоли- чество передач в занятом периоде равно: 0 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2( ) ( ) ( ) 2(1 ) (1 )( 2 3) , 1 o o o o o o o rT a rT a T a T a rT a T a T a T a m e e e e e e e e                                Эффеêтивность адаптивноãо óправления длиной êадров в радиосетях передачи данных ISSN 0130-5395, УСиМ, 2018, № 2 83 ãде a – интервал óязвимости, т.е. маêсимальное время распространения радиосиãнала в сети. Тоãда ( 1)( )o oB rT a m T a     . Для принятой модели трафиêа [1] 1 a a aeI e      . Вероятность бесêонфлиêтной передачи пер- воãо êадра в занятом интервале равна óслов- ной вероятности постóпления ровно одноãо êадра за интервал a свободноãо периода. Ве- роятность бесêонфлиêтной передачи второãо равна óсловной вероятности постóпления ров- но одноãо êадра за интервал orT a , после- дóющих êадров — за интервал oT a . С óчетом этоãо средняя длительность бесêонфлиêтной передачи êадров в циêле восстановления, оп- ределяемая исêлючительно процедóрами МДÊН-протоêола, равна: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 ( )( 2) . 1 o o o o rT aa o o o M rT aa T a o o T a rT a e T rT a eU e e T T a em e                            (5) Подставив значения UM, B, I в (4), полóчим значение PM . Для тоãо чтобы óчесть влияние эффеêтив- ности передачи физичесêоãо óровня радиосе- ти и LLC-протоêола, необходимо óмножить первое слаãаемое в óравнении (5) на значение PLrC из (3), а два последóющих — на значение PLC (2), соответствóющее оптимальной длине êадров, т.е. при r = 1. Тоãда M UC B I   , ãде ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (1 ) 1 ( ) 1 ( )( 2) . 1 o o o o o n ca o PLr o a o rT a o o rT a T a o o T a rT a e C n pU e n c T rT a e e T T a en e                                    Подставляя значение CM в (1), придем ê óравнению эффеêтивности передачи. На рис. 2 представлен ãрафиê C(λ,r), иллю- стрирóющий изменение эффеêтивности пере- дачи при изменении интенсивности трафиêа и êоэффициента óвеличения длины êадров данных, передаваемых в свободном состоянии (при p = 10–5, V = 106 бит/с, а = 10–4). На рис. 3 представлено сечение плосêости C(λ,r) для ряда значений r. Видно, что с óвеличением длины êадров данных сначала наблюдается Рис. 1. Временная диаãрамма работы радиоêанала Рис. 2. Êомплеêсная эффеêтивная сêорость передачи Рис. 3. Зависимость êомплеêсной эффеêтивной сêо- рости передачи от интенсивности трафиêа при фиê- сированных значениях r: 1 — для r = 1; 2 – для r = 2; 3 – для r = 10; 4 – для r = 15; 5 – для r = 30. А.П. Войтер 84 ISSN 0130-5395, Control systems and computers, 2018, № 2 рост пропóсêной способности сети (маêси- мальноãо значения эффеêтивной сêорости передачи Cmax), а при r > 10 пропóсêная спо- собность снижается. Более подробно это поêазано на рис. 4 в виде зависимости маêсимальноãо значения эффеêтивности передачи Cmax, эффеêтивности совместной передачи êанальноãо и физиче- сêоãо óровней 1 PLrС VC , а таêже маêсималь- ноãо значения 2max MVUС B I   процедóр адап- тивноãо МДÊН-протоêола от êоэффициента óвеличения длины êадра. Из этоãо ãрафиêа видно, что адаптивный МДÊН-протоêол с жестêой стратеãией сам по себе обеспечивает эêспоненциальный рост эф- феêтивности передачи при óвеличении длины êадров данных до 85 процентов (С2max), в то время êаê эффеêтивность передачи физиче- сêоãо óровня и LLC-протоêола 1С с óвеличе- нием длины êадров снижается помехами в радиоêанале. В резóльтате эффеêтивность пе- редачи Cmax повышается с ростом длины êад- ров до определенноãо предела (в данном слó- чае до 8r  ) и затем снижается. Таêим обра- зом, для заданноãо значения системных па- раметров возможен рост êомплеêсной эф- феêтивности передачи от 0,49 · 106 бит/с до 0,62 · 106 бит/с, т.е. лишь на 26,5 процента, что составляет оêоло 30 процентов потенци- альной возможности МДÊН-протоêола. Заключение Адаптивное óправление на êанальном óровне осóществляется с целью маêсимальноãо ис- пользования пропóсêной способности радио- сети для заданноãо набора значений ее пара- метров, таêих êаê сêорость передачи данных на физичесêом óровне, вероятность повреж- дения одноãо бита информации помехами в радиоêанале, размер радиосети и стрóêтóра êадра LLC-протоêола. Для праêтичесêоãо осó- ществления адаптивноãо óправления длиной êадров может быть использована предложен- ная математичесêая модель, позволяющая рас- считать оптимальный размер êадров данных для LLC-протоêола и допóстимое еãо óвели- чение в адаптивных процедóрах МДÊН-про- тоêола с жестêой стратеãией достóпа ê радио- êаналó. Êроме тоãо, модель позволяет рассчи- тать êомплеêснóю эффеêтивность передачи на êанальном óровне радиосетей передачи дан- ных, а таêже ее пропóсêнóю способность при использовании жестêоãо адаптивноãо МДÊН- протоêола при переменной длине êадров с óчетом оãраничений на их длинó со стороны физичесêоãо óровня сети и LLC-протоêола. Поêазано, что эффеêтивность рассмотренно- ãо адаптивноãо МДÊН-протоêола при êомп- леêсном еãо использовании оãраничена на óровне 30 процентов еãо потенциальной воз- можности. СПИСОÊ ЛИТЕРАТÓРЫ 1. Самоорãанизóющиеся радиосети со сверхшироêополосными сиãналами, С.Ã. Бóнин, А.П. Войтер, М.Е. Иль- ченêо и др., Ê.: Наóê. дóмêа, 2012, 444 с. 2. Поляê М.Ã., Мишóров А.В. Методы оптимизации передачи информации в системах спóтниêовой связи, Иссле- дования наóêоãрада, 2016, № 3–4 (18), С. 50–52. Рис. 4. Зависимость эффеêтивности передачи от êоэф- фициента изменения длины êадров данных Эффеêтивность адаптивноãо óправления длиной êадров в радиосетях передачи данных ISSN 0130-5395, УСиМ, 2018, № 2 85 3. Êóлиê А.Я. Визначення параметрів передавання інформації в розподілених êомп’ютерних системах, Вісн. Хмельн. нац. óн-тó, 2010, № 5, С. 212–215. 4. Ãóляєв Ê.Д., Êаптóр В.А., Тихонов В.². Принципи орãанізації адаптивної взаємодії відêритих систем, Наóê. вісті Нац. техн. óн-тó Óêраїни “Êиївсьêий політехічний інститóт”, 2012, № 2, C. 7–15. 5. Raisinghani V.T., Iyer S., “Cross-layer design optimizations in wireless protocol stacks”, Computer Communications, May 2004, 27, Р. 720–724. 6. Бóнин С.Ã., Войтер А.П. Адаптивні протоêоли множинноãо достóпó зі змінною довжиною паêетів, Наóê. вісті Нац. техн. óн-тó Óêраїни “Êиївсьêий політехнічний інститóт”, 2007, № 5, C. 25–29. 7. Войтер А.П. Êомплеêсний аналіз ефеêтивної швидêості передачі в адаптивних паêетних радіомережах, Там же, 2013, № 6, C. 7–12. 8. Войтер А.П. Вплив стратеãій óправління довжиною паêетів на ефеêтивність МАС-рівня паêетних радіомереж, Там же, 2012, № 6, С. 7–12. Постóпила 26.06.2018 REFERENCES 1. Bunin S.G. et al., Self-Organizing Radio Networks with Ultra-Wideband Signals. Kyiv, Ukraine: Naukova Dumka, 2012 (in Russian). 2. Polyak M.G., Mishurov A.V., Issledovanija naukograda (Research of science city), 2016, N 3–4 (18), P. 50–52 (in Rus- sian). 3. Kulik A.J., Visnik, Visnik Chmelnitskogo Nazionalnogo Universitetu (Herald of Khmelnytskyi national university), 2010, N 5, P. 212–215 (in Ukrainian). 4. Gulyaev K.D. et al., Naukovi Visti NTUU KPI, 2012, N 2, P. 7–15, (in Ukrainian). 5. Raisinghani V.T., Iyer S., Computer Communications, Volume 27, May 2004, P. 720–724. 6. Bunin S.G. and Voiter A.P., Naukovi Visti NTUU KPI, 2007, N 5, P. 25–29 (in Ukrainian). 7. Voiter A.P., Naukovi Visti NTUU KPI, 2013, N 6, P. 7–12 (in Ukrainian). 8. Voiter A.P., Naukovi Visti NTUU KPI, 2012, N 6, P. 7–12 (in Ukrainian). Received 26.06.2018 Anatolii P. Voiter, Dr. Sc. (Technology), Deputy Director, Institute for Nuclear Research National Academy of Sciences of Ukraine, pr.Nauky,47, Kyiv, 03028, Ukraine, voiter@kinr.kiev.ua EFFECTIVENESS OF ADAPTIVE MANAGEMENT OF PACKETS LENGTH IN RADIO NETWORKS OF THE DATA TRANSMIT Introduction. A mathematical model is described for calculating the effective transmission rate at the channel level of radio networks using an adaptive CSMA protocol with variable length of data packets, taking into account the influence of the error rate in the radio channel and the packet format. Purpose The aim of the work is to determine the efficiency of the channel level of radio networks using an adaptive CSMA protocol with variable packet length and a rigid access strategy to the radio channel, taking into account the limita- tions on the length of packets on the part of the LLC protocol and the physical layer. Methods An equation is obtained for the effective transmission rate as a function of the physical transmission rate in the radio channel, the probability of successful transmission of the packet for a given error rate in the radio channel, the packet structure, and the probability of a contention-free CSMA protocol with adaptive packet length control. Results The mathematical model makes it possible to calculate the optimal size of data packets for LLC protocol and its allowable increase in adaptive CSMA protocol procedures, the effective transmission rate at the channel layer of the packet radio network, and its throughput. It is shown that the efficiency of the considered adaptive CSMA protocol in its integrated use is limited at the level 30% of its potential. Conclusion. The proposed mathematical model can be used for practical implementation of adaptive control of length of the packet in radio networks of data transmission in order to optimize the effective transmission rate. Keywords: radio networks, adaptive control, mathematical model, packet length. А.П. Войтер 86 ISSN 0130-5395, Control systems and computers, 2018, № 2 А.П. Войтер, д-р техн. наóê, зам. диреêтора, Інститóт ядерних досліджêнь НАН Óêраїни, просп. Наóêи, 47, Êиїв, 03028, Óêраїна, voiter@kinr.kiev.ua ЕФЕÊТИВНІСТЬ АДАПТИВНОÃО ÓПРАВЛІННЯ ДОВЖИНОЮ ÊАДРІВ Ó РАДІОМЕРЕЖАХ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ Встóп. Описано математичнó модель для обчислення ефеêтивності передачі на êанальномó рівні радіомереж, в яêих виêористовóється адаптивний протоêол множинноãо достóпó з êонтролем несóчості (МДÊН) з змінною довжиною êадрів даних, з óрахóванням впливó частоти помилêи в радіоêаналі та форматó êадрів. Мета. Визначення ефеêтивності передачі адаптивноãо протоêолó МДÊН із змінною довжиною êадрів та жорстêою стратеãією достóпó до радіоêаналó з óрахóванням обмежень на довжинó êадрів з боêó фізичноãо рівня мережі та протоêолó (Logical Link Control — LLC). Методи. Отримано математичнó модель ефеêтивності передачі ó виãляді фóнêції фізичної швидêості пере- дачі в радіоêаналі, ймовірності óспішної передачі êадра для заданої частоти помилоê в радіоêаналі, стрóêтóри паêета та ймовірності безêонфліêтної передачі êадрів для протоêолó МДÊН з адаптивним êерóванням довжи- ною êадрó. Резóльтати. Математична модель дає змоãó обчислити оптимальний розмір êадрів даних для протоêолó LLC та йоãо допóстиме збільшення в адаптивних процедóрах протоêолó МДÊН, ефеêтивність передачі на êанально- мó рівні радіомережі та її пропóсêнó спроможність. Поêазано, що ефеêтивність розãлянóтоãо адаптивноãо про- тоêолó CSMA при йоãо інтеãрованомó виêористанні обмежена на рівні 30 відсотêів йоãо потенціалó. Висновоê. Запропонована математична модель може бóти виêористана для праêтичної реалізації адаптив- ноãо óправління довжини êадрів в радіомережах передачі даних з метою оптимізації ефеêтивності передачі. Êлючові слова: радіомережі, адаптивне óправління, математична модель, довжина êадрів.

Эффективность адаптивного управления длиной пакетов в радиосетях передачи данных

Репозитарії

Схожі ресурси