Performance analysis of CSMA-based half duplex and full duplex MAC protocols for vehicular networks
Araçlar arası haberleşme için CSMA tabanlı yarı çift yönlü ve tam çift yönlü MAC protokollerinin performans analizi
- Tez No: 687650
- Danışmanlar: PROF. DR. EZHAN KARAŞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Araçlar arası haberleşmede kullanılan işaretleme mekanizması, araç hareketlilik bilgisinin diğer tüm komşu üniteler ile periyodik şekilde paylaşılması yoluyla araçlar arasındaki kooperatif farkındalığı artıran temel bir mekanizmadır. Araçlar arasındaki kooperatif farkındalık oranı, araçlar arası haberleşmede kullanılan güvenlik uygulamalarının performansını etkilemektedir. Bu nedenle, işaretleme mekanizması ile sağlanan servis kalitesi, güvenlik uygulamalarının katı zamanlılık ve güvenilirlik gereksinimlerinin karşılanıp karşılanmayacağını belirlemektedir. İşaretleme mekanizmasındaki en önemli parametre işaret paketi üretme hızıdır. İşaret paketi üretme hızının artırılması araçlar arasındaki kooperatif farkındalığı artırsa da işaret paketi üretme hızının artması ile kanal sıkışıklığı da artmaktadır. Bu ödünleşim, işaretleme mekanizması MAC protokolü tasarımını zorlaştırmaktadır. Ayrıca, işaret paketleri ile tüm komşu ünitelerin hedeflenmesi, işaretleme mekanizmasında onay mekanizması kullanımını engellemektedir ve bu durum problemi daha da zorlaştırmaktadır. Bu tezde, işaretleme mekanizması için kullanılan iki adet CSMA tabanlı MAC protokolünün performansını inceledik. İlk protokol yarı çift yönlü radyoları kullanmakta ve çakışma tespitini desteklememekteyken (HD-MAC); ikinci protokol tam çift yönlü radyoları kullanmakta ve çakışma tespitini ve tekrar gönderimi desteklemektedir (FD-MAC). Bu protokoller kuyruk durumunun ve işaret üretme hızının dikkate alındığı Markov Zincir modelleri kullanılarak analiz edilmektedir. FD-MAC modeli, öz girişim giderimindeki ideal olmayan davranıştan dolayı oluşan kaçırılan ve hatalı çakışma tespiti durumlarını dikkate almaktadır. Markov Zincir modelleri kullanılarak başarılı gönderim olasılığı, veri hacmi, servis gecikmesi, paket kayıp olasılığı ve bilgi yaşı gibi servis kalitesi ölçütleri elde edilmiştir. Markov Zincir tabanlı modeller simülasyonlar aracılığıyla doğrulanmıştır. FD-MAC protokolünün HD-MAC protokolünden veri hacmi, paket kayıp olasılığı ve bilgi yaşı performansları açısından daha üstün olduğu gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Beaconing mechanism used in vehicular networks is an essential mechanism to improve the cooperative awareness between vehicles by periodically broadcasting vehicle kinematic information and other traffic entities. Cooperative awareness between vehicles affects the performance of safety applications in vehicular networks. Therefore, the Quality of Service (QoS) provided by the beaconing mechanism determines whether the strict timeliness and reliability requirements of safety applications are met. The most important state parameter of the beaconing mechanism is the beacon generation rate. Even if increasing it increases the cooperative awareness between vehicles, it also increases the channel congestion. This trade-off poses a challenge in the MAC protocol design of the beaconing mechanism. Moreover, the broadcast nature of beacon packets prevents the usage of acknowledgement mechanism in the beaconing mechanism, further complicating the problem. In this thesis, we examine the performance of two CSMA-based MAC protocols used for the beaconing mechanism. The first one makes use of Half-Duplex radios (HD-MAC), and it does not support collision detection, whereas the second one makes use of Full-Duplex radios (FD-MAC), and it supports collision detection and retransmission. These protocols are analyzed using Markov Chain based queueing models, taking queue state and beacon generation rate into account. FD-MAC model considers missed and false collision detection occuring due to non-ideal behavior of the self-interference cancellation. Using the Markov Chain models, QoS measures such as successful transmission probability, throughput, service delay, packet loss probability and age of information are derived. The accuracy of the Markov Chain based models are validated through simulations. It is shown that the FD-MAC protocol is superior to HD-MAC protocol in terms of throughput, packet loss probability, and age of information.
Benzer Tezler
- Performance analysis of the carrier-sense multiple access protocol for future generation wireless networks
Taşıyıcı dinleyen çoklu erişim protokolünün gelecek nesil kablosuz ağlar için performans analizi
MEHMET KÖSEOĞLU
Doktora
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EZHAN KARAŞAN
- Ağ kontrol sistemlerinin performans analizi
Performance analysis of network control systems
GÜLSÜM YILDIRIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MANAFEDDİN NAMAZOV
- Kablosuz algılayıcı ağlarda kullanılan MAC protokollerinin karşılaştırmalı başarım analizi
Comparative performance analysis of MAC protocols for wireless sensor networks
SERDAR SOLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKocaeli ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CELAL ÇEKEN
- İşbirliğine dayalı ortam erişim kontrol protokolü tasarımı ve analizi
Cooperative medium access control protocol design and analysis
MUHAMMET ALİ KARABULUT
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HACI İLHAN
- Energy-efficient channel access and routing protocols for multi-hop wireless networks
Başlık çevirisi yok
FİKRET SİVRİKAYA
Doktora
İngilizce
2007
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolRensselaer Polytechnic InstitutePROF. BÜLENT YENER