SLOTSUZ IEEE 802.15.4 AĞLARDA CSMA/CA PARAMETRE DEĞERLERİNİN HESABINA YÖNELİK MONTE CARLO MAKİNESİNİN TASARIMI

Selçuk Ökdem
490 100

Öz


IEEE 802.15.4 protokolü kişisel alan ağlarında sıklıkla kullanılmaktadır. Az enerji tüketimli ve işlem karmaşıklığı düşük olan bu protokol birçok uygulamada tercih edilmektedir. Bu protokolün kanal erişiminde kullandığı CSMA/CA parametrelerinin en uygun değerlere atanması, haberleşme performansını etkileyen önemli bir süreçtir. Bu değerler, ağ yapısına ve ağ trafiğine bağlı olarak değişim göstermektedir. Bu makalede, Monte Carlo simülasyonları aracılığı ile farklı ağ yapılarına yönelik testler yapılmış ve en uygun değerler bulunmuştur. Bu değerlerin bulunmasında ele alınan ağ yapısı çeşitli veri trafiğinde incelenerek parametrelerin etkisi gözlenmiştir. Bu sürece ilişkin olarak tasarlanan Monte Carlo makinesi ile hesaplanan değerlerinin performans artışındaki etkisi analiz edilmiştir. Farklı ağ yapıları ve çeşitli ağ trafikleri için ağ tasarımcılarına en uygun parametre değerleri önerilmiştir.

Anahtar kelimeler


IEEE 802.15.4, Kişisel Alan Ağları, CSMA/CA Parametreleri

Tam metin:

PDF

Referanslar


Callaway, E., et al. "Home networking with IEEE 802.15. 4: a developing standard for low-rate wireless personal area networks", IEEE Communications Magazine, Cilt 40, No 8, 70-77, 2002.

Nada, G., Cypher, D., Rebala, O., "Performance Analysis of Low Rate Wireless Technologies for Medical Applications", Computer Communications, Cilt 28, No 10, 1266-1275, 2005.

Changsu, C.S., Hameed, Z., Ko, Y., "Design and Implementation of Enhanced IEEE 802.15. 4 for Supporting Multimedia Service in Wireless Sensor Networks", Computer Networks, Cilt 52, No 13, 2568-2581, 2008.

Nick, D.B., "ZigBee and Bluetooth: Strengths and Weaknesses for Industrial Applications", Computing and Control Engineering, Cilt 16, No 2, 20-25, 2005.

Cuomo, F., Anna, A., Emanuele, C., “Cross-layer network formation for energy-efficient IEEE 802.15.4/ZigBee Wireless Sensor Networks”, Ad Hoc Networks, Cilt 11, No 2, 672-686, 2013.

Toscano, E., Lucia, L.B., “Multichannel superframe scheduling for IEEE 802.15. 4 industrial wireless sensor networks”, IEEE Transactions on Industrial Informatics, Cilt 8, No 2, 337-350, 2012.

Yean‐Fu, W., Anderson, T., Powers, D., “On energy‐efficient aggregation routing and scheduling in IEEE 802.15.4‐based wireless sensor networks”. Wireless communications and mobile computing, Cilt 14, No 2, 232-253, 2014.

Park, P., Marco, P.D., Soldati, P., Fischione, C., Johansson, K., “A generalized Markov chain model for effective analysis of slotted IEEE 802.15.4”. 6th IEEE International Conference on Mobile Adhoc and Sensor Systems (MASS ’09), Macau, China, 12-15 October 2009.

Park, P., Marco, P.D., Fischione, C., Johansson, K., “Modeling and Optimization of the IEEE 802.15.4 Protocol for Reliable and Timely Communications”, IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, Cilt 24, No 3, 550-564, 2012.

Francesco, M.D., Anastasi, G., Conti, M., Das, S., Neri, V., “Reliability and Energy Efficiency in IEEE 802.15.4/ZigBee Sensor Networks: A Cross-layer Approach”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Cilt 29 No 8, 1508-1524, 2011.

Brienza, S., Guglielmo, D., Anastasi, G., Conti, M., Neri, V., “Strategies for Optimal MAC Parameter Setting in IEEE 802.15.4 Wireless Sensor Networks: a Performance Comparison”, IEEE Symposium on Computers and Communications (ISCC 2013), Split, Croatia, 07-10 July 2013.

Brienza, S., Guglielmo, D., Alippi, C., Anastasi, G., Roveri, M., “A learning-based algorithm for optimal mac parameters setting in IEEE 802.15. 4 wireless sensor networks”, 10th ACM symposium on Performance evaluation of wireless ad hoc, sensor, & ubiquitous networks. Barcelona, Spain, 3-8 November 2013.

Giuseppe, A., Conti, M., Francesco, M.D., "A comprehensive analysis of the MAC unreliability problem in IEEE 802.15. 4 wireless sensor networks", IEEE Transactions on Industrial Informatics, Cilt 7, No 1, 52-65, 2011.

Frederico, C., Conti, M., Gregori, E., “Dynamic tuning of the IEEE 802.11 protocol to achieve a theoretical throughput limit” IEEE/ACM Transactions on Networking (ToN), Cilt 8, No 6, 785-799, 2000.

IEEE P80215 Working Group, “IEEE std. 802.15.4, part. 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)”, IEEE Specifications, USA, 2006.

ZigBee Alliance, "ZigBee Specification", http://www.zigbee.org, CA, USA, accessed: 09.02.2015.

Song, J., et al., “WirelessHART: Applying wireless technology in real-time industrial process control”, Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium, ST. Louis, Missouri, 22-24 April 2008.

Shelby, Z., Carsten, B., “6LoWPAN: The wireless embedded Internet”, Cilt 43, John Wiley & Sons, United Kingdom, 2011.

Malvin, H., et al., “Monte Carlo Methods”, 2nd ed., John Wiley & Sons, Heppenheim, Germany, 2008.

Shreedhar, M., Varghese, G., “Efficient fair queueing using deficit round robin”, ACM SIGCOMM Computer Communication Review, Cilt 25, No 4, 231-242, 1995.

Montavont, J., Roth, D., Noel, T., “Mobile IPv6 in internet of things: analysis, experimentations and optimizations”, Ad Hoc Netw., Cilt 14, 15-25, 2014.

Misic, J., Shafi, S., Misic, V., “The impact of MAC parameters on the performance of 802.15.4 PAN”, Ad Hoc Netw., Cilt 3, 509–528, 2005.

Han, D., Lim, J., “Smart home energy management system using IEEE 802.15. 4 and zigbee”, IEEE Transactions on Consumer Electronics, Cilt 56, No 3, 1403-1410, 2010.




e-ISSN:2147-9526