Το ζήτημα της κατανάλωσης ενέργειας σε ασύρματα ad hoc δίκτυα αποτελεί ένα ερευνητικό πεδίο το οποίο έχει λάβει ιδιαίτερη προσοχή τα τελευταία χρόνια. Οι σταθμοί σε ένα ασύρματο ad hoc δίκτυο λειτουργούν επί το πλείστον με μπαταρίες με αποτέλεσμα η εξοικονόμηση ενέργειας στο δίκτυο να αποτελεί πρώτιστο στόχο για την βιωσιμότητα των σταθμών του δικτύου και την αξιόπιστη παραλαβή των πακέτων δεδομένων από τους παραλήπτες τους. Μέχρι σήμερα, έχουν αναπτυχθεί διάφορα ενεργό-αποδοτικά πρωτόκολλα τα οποία μπορούν να υιοθετηθούν σε ένα ασύρματο ad hoc δίκτυo. Τα πρωτόκολλα αυτά λειτουργούν σε διαφορετικό επίπεδο το καθένα (ελέγχου πρόσβασης στο μέσο, δικτύου, υψηλότερα).
Η παρούσα εργασία συντάχθηκε με σκοπό την μελέτη αυτών των ενεργό-αποδοτικών πρωτοκόλλων που μπορούν να υιοθετηθούν σε ασύρματα ad hoc δίκτυα, την καταγραφή των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών κάθε πρωτοκόλλου καθώς και την ανάπτυξη ενός νέου πρωτοκόλλου ελέγχου της ισχύος μετάδοσης σε ασύρματα ad hoc δίκτυα με κύριο στόχο την περαιτέρω μείωση της κατανάλωσης ενέργειας στο δίκτυο με παράλληλη αύξηση του throughput του δικτύου.
Συγκεκριμένα, στην παρούσα μελέτη, αναλύονται και παρουσιάζονται τα ακόλουθα ζητήματα.
Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζονται οι στόχοι της παρούσας εργασίας καθώς και η συνεισφορά της στο ζήτημα της κατανάλωσης ενέργειας στα ασύρματα ad hoc δίκτυα. Στο Κεφάλαιο 2 αρχικά πραγματοποιείται μία εισαγωγή στην αρχιτεκτονική των ασυρμάτων ad hoc δικτύων και ακολούθως παρουσιάζονται οι διάφορες κατηγορίες των ασυρμάτων ad hoc δικτύων, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στην 802.11 τεχνολογία και πρωτόκολλα. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται υπάρχοντα ενεργό-αποδοτικά πρωτόκολλα τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ασύρματα ad hoc δίκτυα. Τα πρωτόκολλα αυτά παρουσιάζονται ταξινομημένα ανάλογα με το επίπεδο στο οποίο το καθένα λειτουργεί (επίπεδο ελέγχου πρόσβασης στο μέσο, επίπεδο δικτύου, υψηλότερα επίπεδα). Στο Κεφάλαιο 4 περιγράφεται το προτεινόμενο MAC πρωτόκολλο ελέγχου της ισχύος μετάδοσης το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ασύρματα ad hoc δίκτυα. Παρουσιάζεται η λειτουργία του πρωτοκόλλου, περιγράφοντας το χαρακτηριστικό της αργής εκκίνησης που το προτεινόμενο πρωτόκολλο υιοθετεί για την μετάδοση των RTS πλαισίων, καθώς και τον CTS μηχανισμό που χρησιμοποιείται. Στο τέλος του κεφαλαίου, πραγματοποιείται μια σύγκριση της λειτουργίας του προτεινόμενου ενεργό-αποδοτικού πρωτοκόλλου με υπάρχοντα πρωτόκολλα MAC επιπέδου που παρουσιάστηκαν στο Κεφάλαιο 3. Στο Κεφάλαιο 5 πραγματοποιείται αξιολόγηση της απόδοσης του προτεινόμενου πρωτοκόλλου. Η αξιολόγηση της απόδοσης του προτεινόμενου πρωτοκόλλου πραγματοποιείται μέσω της εκτέλεσης πειραμάτων με την βοήθεια του εξομοιωτή δικτύων network simulator 2. Η αξιολόγηση του προτεινόμενου πρωτοκόλλου πραγματοποιείται ως προς διάφορες παραμέτρους – κατανάλωση ενέργειας στο δίκτυο, διασπορά της καταναλόμενης ενέργειας, μέση καθυστέρηση παραλαβής των πακέτων, throughput του δικτύου, πλήθος συγκρούσεων RTS πλαισίων, λόγος ληφθέντων προς απεσταλμένα πακέτα – έχοντας ως βάση το πρόβλημα της εκκένωσης των πακέτων στο δίκτυο και για την περίπτωση δύο διαφορετικών προσεγγίσεων. Μία στην οποία κάθε σταθμός χρησιμοποιεί στατική ισχύ για τις μεταδόσεις του και μία στην οποία κάθε σταθμός ρυθμίζει την ισχύ μετάδοσής του στην ελάχιστη απαιτούμενη τιμή για την ορθή παραλαβή των πακέτων από τους παραλήπτες τους. Τέλος στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την παρούσα εργασία καθώς και διάφορα ανοιχτά ζητήματα προς περαιτέρω έρευνα. / Power consumption at wireless ad hoc networks has received last years much attention. Mobile stations in a wireless ad hoc network operate in the most cases with batteries, so power conservation at the network is a major objective for the viability of the mobile stations of the network and the reliable delivery of packets to their destinations. Till today, various power-aware protocols have been developed for wireless ad hoc networks. Each one of these protocols operates at different layer (medium access control, network, higher layers).
The main objectives of this study are the review of the power-aware protocols that can be used at wireless ad hoc networks, the detection of the special characteristics of each protocol, and the development of a new power control MAC-layer protocol for wireless ad hoc networks. The main objective of this new protocol is the farther reduction of the power consumption in the network, with parallel increment at network throughput.
More specifically speaking, in this study, the following points are represented and analyzed: in Chapter 1 the various objectives of this study are represented as the contribution of the study in point of power consumption at wireless ad hoc networks. In Chapter 2, initially an introduction at the architecture of wireless ad hoc networks is performed, while afterwards the various categories of wireless ad hoc networks are represented, by emphasizing the 802.11 technology and protocols. In Chapter 3 various energy-aware protocols for wireless ad hoc networks are represented. These protocols are represented categorized by the layer at which every one operates (medium access control layer, network layer and higher layers). In Chapter 4 the proposed power control MAC protocol for mobile ad hoc networks is represented. The operation of the protocol is represented, by describing the slow start mechanism used for RTS frames transmissions, and the CTS mechanism used. At the end of Chapter 4, a comparison between the operation of the proposed power-aware protocol and previous MAC-layer power aware protocols is performed. In Chapter 5, the performance evaluation of the proposed protocol is performed. The performance evaluation of the proposed protocol was done via execution of experiments with network simulator 2. The performance parameters that were measured are: the power consumption in the network, the variance of the consumed energy, the average delay for packets delivery, the network throughput, the number of RTS frames collisions and the received-to-sent packets ratio. The performance of the proposed protocol was evaluated in the setting of the evacuation problem and for two different approaches. One in which every node uses static power for its transmissions and one in which every node adjusts its transmission power at the minimum required value for coherent reception of the packets from the recipients. Finally in Chapter 6 are represented the results that are derived from this study and various open issues for further investigation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/529 |
| Date | 20 September 2007 |
| Creators | Γκάμας, Βασίλειος |
| Contributors | Βαρβαρίγος, Εμμανουήλ, Gkamas, Vasileios, Βαρβαρίγος, Εμμανουήλ, Μπούρας, Χρήστος, Νικολετσέας, Σωτήρης |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Relation | Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0034 seconds