IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi

IEEE 802.11 standardı, araçlar arası geçici ağlar (Vehicular Ad Hoc Networks, VANETs) için ortam erişim kontrolü (Medium Access Control, MAC) ve fiziksel (PHY) katmanının özelliklerini tanımlamaktadır. IEEE 802.11 standardında, dağıtılmış koordinasyon işlevi (Distributed Coordination Function, DCF) MAC katmanında kullanılan bir tekniktir. DCF, ortama erişmek için çarpışmadan kaçınma ile taşıyıcı duyarlı çoklu erişim (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA) tekniğini kullanmaktadır. Ayrıca, gönderim isteği (Request To Send, RTS)/ gönderime uygun (Clear To Send, CTS) mekanizması gizli araç düğümleri problemlerinin üstesinden gelmek için kullanılır. Bu makalede, VANET ağlarda önerilen CSMA/CA tabanlı protokolün performansını değerlendirmek için araç hızı, araç yoğunluğu, çekişme penceresi (Contention Window) ve yeniden iletim limiti (Maximum Retransmision Limit) gibi parametreleri dikkate alan Markov zincir modeline dayalı bir analitik model önerilmiştir. Performans ölçüleri ve parametreleri arasındaki ilişki incelenmiştir. Veri hızı, paket bırakma oranı (Packet Dropping Rate, PDR) ve gecikme ifadeleri elde edilmiştir. Ayrıca, benzetim sonuçları ile performans analizi doğrulanmıştır. CSMA/CA ve RTS/CTS mekanizmalarının karşılaştırılması sunulmuştur. 

___

  • 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, IEEE 802.11, 2016.
  • IEEE Standard for Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) — Multi-Channel Operation, IEEE 1609.4, 2016.
  • Hassler S., Self-driving cars and trucks are on the move [Spectral Lines], IEEE Spectrum, 54(1), 6-6, 2017.
  • IEEE Standard for Information technology-- Local and metropolitan area networks-- Specific requirements-- Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 6: Wireless Access in Vehicular Environments, IEEE 802.11p, 2010.
  • Bianchi G., Performance analysis of the IEEE 802.11 distributed coordination function, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 18(3), 535–547, 2000.
  • Zheng J., Wu Q., Performance modeling and analysis of the IEEE 802.11p EDCA mechanism for VANET, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 65(4), 2673-2687, 2016.
  • Shah A.F.M.S., Mustari N., Modeling and performance analysis of the IEEE 802.11p enhanced distributed channel access function for vehicular network, IEEE Future Technologies Conference (FTC), San Francisco, United States, 173-178, 2016.
  • Shah A.F.M.S., Karabulut M.A., Ilhan H., “Performance modeling and analysis of the IEEE 802.11 EDCAF for VANETs,” in: Arai K., Kapoor S., Bhatia R. (eds): Advances in Intelligent Systems and Computing, 869, 34-46, Springer, Cham, 2019.
  • Hassan Md.I., Vu H.L., Sakurai T., Performance analysis of the IEEE 802.11 MAC protocol for DSRC safety applications, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 60(8), 3882-3896, 2011.
  • Akhtar N., Ergen S.C., Ozkasap O., Vehicle mobility and communication channel models for realistic and efficient highway VANET simulation, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 64(1), 248-262, 2015.
  • Luan T.H., Ling X., Shen X., MAC in motion: impact of mobility on the MAC of drive-thru internet, IEEE Transactions on Mobile Computing, 11(2), 305-319, 2012.
  • Wu Q., Zheng J., Performance modeling of IEEE 802.11 DCF based fair channel access for vehicular-to-roadside communication in a non-saturated state, IEEE ICC, 1-4, 2014.
  • Yang Q., Xing S., Xia W. and Shen L., Modelling and performance analysis of dynamic contention window scheme for periodic broadcast in vehicular ad hoc networks, IET Communications, 9(11), 1347-1354, 2015.
  • Karabulut M.A., Shah A.F.M.S., Ilhan H., The performance of the IEEE 802.11 DCF for different contention window in VANETs, 41st International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP), Athens, 1-4, 2018.
  • Karabulut M.A., Shah A.F.M.S., Ilhan H., The effect of contention window size of the IEEE 802.11 DCF for VANETs, 26th Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU), Izmir, 1-4, 2018.
  • Deng D.-J., Ke C.-H., Chen H.-H., and Huang Y.-M., Contention window optimization for IEEE 802.11 DCF access control, IEEE Transactions on Wireless Communications, 7(12), 5129-5135, 2008.
  • Lei L., Chai S., Chen X, Song X.V. and Sakurai T., Modeling and analyzing the optimal contention window size for distributed synchronization in ad hoc networks, IEEE Communication Letter, 21(12), 390-393, 2017.
  • Zang Y., Stibor L., Walke B., Reumerman H.-J. and Barroso A., A Novel MAC protocol for throughput sensitive applications in vehicular environments, IEEE 65th Vehicular Technology Conference VTC-2007 Spring, 2580-2584, 2007.
  • Kühlmorgen S., Festag A., Fettweis G., Impact of decentralized congestion control on contention-based forwarding in VANETs, IEEE 17th International Symposium on A World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks (WoWMoM), 1-7, 2016.
  • Karabulut M.A., Shah A.F.M.S., Ilhan H., Performance modeling and analysis of the IEEE 802.11 DCF for VANETs, IEEE 9th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT), Münih, Almanya, 341-346, 2017.
  • Yao Y., Rao L., Liu X., Performance reliability analysis of IEEE 802.11p safety communication in a highway environment, IEEE Trans. on Vehicular Technology, 62(9), 4198-4212, 2013.
Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-1884
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1986
  • Yayıncı: Oğuzhan YILMAZ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Aziz Antuan Kilisesi’nin mimari açıdan okunabilirliği

Elif ATICI, Mehmet İNCEOĞLU

Doygun kumların statik ve dinamik davranışlarının bünyesel modellenmesine yönelik geliştirilen sayısal formülasyonların karşılaştırmalı çalışması: Yeni bir pekleşme kuralı önerisi

Mehmet Barış Can ULKER

Gümüş nanopartiküller eşliğinde katalitik ozonlama prosesleri ile sucul ortamdan doğal organik maddelerin giderimi: Ozonlama ürünlerinin belirlenmesi

Alper ALVER, Aylin ALTINIŞIK TAĞAÇ, Ahmet KILIÇ

Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi

Akif AKGÜL, Mustafa Zahid YILDIZ, Ömer Faruk BOYRAZ, Emre GÜLERYÜZ, Sezgin KAÇAR, Bilal GÜREVİN

Tek geçişli bir havalı güneş kollektörü tasarımı, imalatı ve farklı kütle debilerinde ısıl analizi

Selçuk DARICI

IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi

Muhammet Ali KARABULUT, A.f.m. Shahen SHAH, Hacı İLHAN

Biyoreaktör depolama alanlarında sızıntı suyu karakterizasyonu

Esra TINMAZ KÖSE, İbrahim DEMİR

Kanoladan elde edilen biyodizelin performansa, emisyonlara ve yanma karakteristiğine etkilerinin NEDC ve sabit motor yüklerinde incelenmesi

Osman Akın KUTLAR, Özgür Oğuz TAŞKIRAN, Tolgahan KAYA

Bina inşaatındaki çalışan duruşlarının farklı ergonomik risk değerlendirme yöntemleri ile değerlendirilmesi

Ömer ASAL, Mehmet Ali ZENGİN

Tarihi binaların sağlamlaştırılması için killi kireçtaşından üretilen enjeksiyon malzemesinin karakterizasyonu

Didem OKTAY, Mehmet UĞURYOL, M. Buğra GÜNER, A. Binnaz HAZAR YORUÇ, Nabi YÜZER