Kablosuz yerel alan ağlarında MAC katmanında analitik yöntem kullanarak performans geliştirme
Performance evaluation with using analytic method in MAC layer for wireless local area networks
- Tez No: 675203
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CEMAL KOÇAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 131
Özet
Kablosuz yerel alan ağlarında (Wireless Local Area Network-WLAN) hizmet kalitesini (Quality of Service-QoS) arttırmak için genellikle 802.11e Ortam Erişim Kontrolü (Medium Access Control-MAC) protokolü kullanılmaktadır. MAC protokolünde hizmet kalitesini etkileyen parametrelerden RTS (Request to Send) Eşik Değeri (RTSED), Parçalama Eşik Değeri (PED) ve Arabellek Boyutu (AB) ağ performansını etkileyen en önemli parametreler arasında yer almaktadır. Bu tez çalışmasında RTSED, PED ve AB giriş parametreleri bulanık mantık, Yapay Sinir Ağları (YSA) ve geri besleme kontrol tabanlı modellerle optimize edilmiştir. Böylece IEEE 802.11e Çarpışma Önleme ile Taşıyıcı Algılama Çoklu Erişim (CSMA/CA) protokolünde kanal verimliliği ve birim zamanda işlenen paket miktarı arttırılmış, paket kayıpları ve gecikme süresi azaltılmıştır. WLAN'larda ilk olarak veri setleri ile yapılan çalışmada bulanık mantık yöntemi kullanılarak gecikme süresinde %36 ile %38 aralığında, yükleme süresinde %2 ile %10 aralığında ve birim zamanda işlenen paket miktarınında %25 ile %44 aralığında iyileştirmeler elde edilmiştir. İkinci çalışmada YSA algoritması ile alıcı ve verici için kanal kullanım durumu (Channel Utilization Receiver, Channel Utilization Transmitter), alınan veri trafiği ve gönderilen veri trafiğinin tahminlenmesi sağlanmıştır. Üçüncü çalışmada WLAN'larda dış faktörlerin hizmet kalitesine etkisini incelemek amacıyla düğümlerin konumuna göre iç ve dış ortamlara kablosuz sunucu, telekom vericisi ve jammerlar (sinyal bozucular) eklenerek RTSED, PED ve AB giriş parametrelerinin kanal verimliliğine olan etkisi incelenmiştir. Ayrıca döngü tablosu kullanılarak kaba kuvvet algoritması ile kanal verimliliği arttırılmıştır. Bu yapıda yeni bir model olan ajan yapısı ile ağ katmanı, düğüm katmanı ve proses katmanları zamanlama fonksiyonu ile güncellenmiş ve kanal kullanım durumu %17 oranında arttırılmıştır. Son olarak tez çalışmasının temelini de oluşturan çalışmada ise geri besleme kontrollü yöntem ile Riverbed Modeler üzerinden gömülü bulanık mantık algoritması kullanılarak benzetim anında birim zamanda işlenen paket miktarı %26,48, kanal kullanım durumu %2,30, alınan veri trafiği %14,59 ve gönderilen veri trafiği ise %17,06 oranında arttırılmıştır. Bu çalışmalarda kullanılan geri besleme kontrollü algoritma ile RSTED, PED ve AB giriş parametreleri ideal hale getirilirken; düğüm sayısı, varışlar arası süre, iletim gücü v.b dış parametrelerinde yeni modelde performans iyileştirmelerine olan etkileri grafiklerle gösterilmiştir. Bütün bu test sonuçları yeni modelin WLAN'lar için yüksek oranda performans iyileştirmesi sağladığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In order to increase the Quality of Service (QoS) in wireless local area networks (WLAN), the 802.11e Medium Access Control (MAC) protocol is generally used. Among the parameters affecting the service quality in the MAC protocol, RTS (Request to Send), Threshold Value (RTSTV), Fragmentation Threshold Value (FTV) and Buffer Size (BS) are the most important parameters that affect network performance. In this thesis, RTSTV, FTV and BS input parameters have been optimized with fuzzy logic, Artificial Neural Networks (ANN) and feedback-based control models. In this way, with the IEEE 802.11e Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) protocol, the channel utilization and throughput increased, packet losses and delay are reduced. With the first study with data sets, in WLANs, by using fuzzy logic method, between 36% and 38% improvement in delay, between 2% and 10% improvement in load and between 25% and 44% improvement in throughput were achieved. In the second study, estimation of channel utilization receiver, channel utilization transmitter, data traffic received and data traffic sent were provided with ANN algorithm. In the third study, in order to examine the effect of external factors on QoS in WLANs, the effect of RTSTV, FTV and BS input parameters on channel utilization was examined by adding wireless servers, telecom transmitters and jammers to indoor and outdoor locations according to the position of the nodes. Besides, by using the look-up table with brute force algorithm, the channel utilization has been increased. With the agent structure, which is a new model, the network layer, node layer and process layers have been updated with the timing function and the channel utilization has been increased by 17%. Finally, in the study that also forms the basis of the thesis, by using the feedback controlled method and the embedded fuzzy logic algorithm over Riverbed Models, at the time of simulation the throughput has been increased by 26,48%, the channel utilization has been increased by 2,30%, the data traffic received has been increased by 14,59% and the data traffic sent has been increased by 17,06%. While RTSTV, FTV and BS input parameters are optimized with the feedback controlled algorithm used in these studies; the effects of external parameters such as number of nodes, interarrival time, transmit power, etc. on performance improvements in the new model has been demonstrated with the graphics. All these test results have shown that the new model provides a high rate of performance improvement for WLANs.
Benzer Tezler
- Wireless access management design in software defined networks
Yazılım tanımlı ağlarda kablosuz erişim yönetimi tasarımı
MEHMET ARİMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERK CANBERK
- Medium access control for full-duplex in wireless local area networks
Kablosuz yerel alan ağlarında tam-çift yönlü iletişim için ortam erişim kontrolü
DENİZ MARLALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR GÜRBÜZ ÜNLÜYURT
- Learning-based spatial reuse optimization for dense wireless local area networks
Yoğun kablosuz yerel alan ağları için öğrenme esaslı mekansal yeniden kullanım optimizasyonu
TAKUDZWANASHE GIDEON GOVERE
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. TÜLAY YILDIRIM
- Kablosuz ağ uygulamalarında RTS/CTS mekanizmasının performansa etkisi
RTS/CTS mechanism's effect on performance in wireless network applications
BEKİR BORSUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CEMAL KOÇAK
- Kablosuz yerel alan ağlarında nesnelerin interneti için düşük güç tüketimli ve güvenli bir arabirim geliştirme uygulaması
Development of a secure interface with low energy for internet of things in wireless local area network
CANSU BEKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolErzincan ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET BARAN