Ventana deslizante de grupo con retraso para evitar colisiones en redes inalámbricas de alta eficiencia
Autores: Almagrabi, Alaa Omran; Ali, Rashid; Al-Otaibi, Yasser Difulah; Oqaibi, Hadi Mohsen; Khurshaid, Tahir
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Ventana deslizante de grupo con retraso para evitar colisiones en redes inalámbricas de alta eficiencia
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Redes locales inalámbricas
IEEE 802.11ax
WLAN de alta eficiencia
5ta generación
Internet de las cosas
Protocolo MAC
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Es difícil para las redes locales inalámbricas (WLANs), WLAN de alta eficiencia IEEE 802.11ax (HEW), unirse a innovaciones de próxima generación como la quinta generación (5G) y el Internet de las cosas (IoT) porque aún tienen su mecanismo convencional de acceso al canal como su protocolo esencial de control de acceso al medio (MAC). El protocolo MAC utiliza un algoritmo tradicional de retroceso exponencial binario (BEB) para acceder a los recursos del canal que dependen del incremento no cognitivo de los parámetros de contención para evitar colisiones. En BEB, el problema de colisión aumenta con el aumento de dispositivos conectados en la red debido a un tamaño fijo de ventana de contención. Cuanto mayor sea el tamaño de la red, mayor será la colisión en la red. Para evitar tal circunstancia, en este documento, proponemos un mecanismo de ventana de grupo deslizante (sGW) dependiente de la evaluación del punto de colisión para mejorar el rendimiento del protocolo MAC para HEW. El algoritmo propuesto presenta además un sistema de retroceso para evitar colisiones (ReBOCA) para sGW, que combina la dispersión uniforme de los parámetros de contención. Esta variación de un algoritmo de retroceso ordinario permite el deslizamiento razonable de los grupos de usuarios en caso de colisión. El algoritmo tiene en cuenta explícitamente las particularidades de entornos densos y la compatibilidad hacia atrás. Los aspectos clave de la solución propuesta incluyen la estimación del punto de colisión, el retroceso para la convergencia de la distribución de colisiones para un tratamiento justo y el deslizamiento adaptativo de las ventanas de grupo para mitigar la injusticia de contención. Formulamos además un modelo de cadena de Markov en forma cerrada para el análisis del rendimiento de nuestro sGW propuesto con el esquema ReBOCA. Los resultados teóricos y prácticos demuestran que nuestro esquema propuesto logró una eficiencia máxima, incluso en entornos densos. Se logró un aumento en el rendimiento con una menor probabilidad de colisión de paquetes con el mecanismo propuesto, y la eficiencia aumentó a medida que el número de estaciones contendientes aumentaba en comparación con el rendimiento tradicional de BEB. Nuestro mecanismo propuesto de ReBOCA mejoró el rendimiento de la red en un 38.18% en comparación con el mecanismo BEB convencional.
Descripción
Es difícil para las redes locales inalámbricas (WLANs), WLAN de alta eficiencia IEEE 802.11ax (HEW), unirse a innovaciones de próxima generación como la quinta generación (5G) y el Internet de las cosas (IoT) porque aún tienen su mecanismo convencional de acceso al canal como su protocolo esencial de control de acceso al medio (MAC). El protocolo MAC utiliza un algoritmo tradicional de retroceso exponencial binario (BEB) para acceder a los recursos del canal que dependen del incremento no cognitivo de los parámetros de contención para evitar colisiones. En BEB, el problema de colisión aumenta con el aumento de dispositivos conectados en la red debido a un tamaño fijo de ventana de contención. Cuanto mayor sea el tamaño de la red, mayor será la colisión en la red. Para evitar tal circunstancia, en este documento, proponemos un mecanismo de ventana de grupo deslizante (sGW) dependiente de la evaluación del punto de colisión para mejorar el rendimiento del protocolo MAC para HEW. El algoritmo propuesto presenta además un sistema de retroceso para evitar colisiones (ReBOCA) para sGW, que combina la dispersión uniforme de los parámetros de contención. Esta variación de un algoritmo de retroceso ordinario permite el deslizamiento razonable de los grupos de usuarios en caso de colisión. El algoritmo tiene en cuenta explícitamente las particularidades de entornos densos y la compatibilidad hacia atrás. Los aspectos clave de la solución propuesta incluyen la estimación del punto de colisión, el retroceso para la convergencia de la distribución de colisiones para un tratamiento justo y el deslizamiento adaptativo de las ventanas de grupo para mitigar la injusticia de contención. Formulamos además un modelo de cadena de Markov en forma cerrada para el análisis del rendimiento de nuestro sGW propuesto con el esquema ReBOCA. Los resultados teóricos y prácticos demuestran que nuestro esquema propuesto logró una eficiencia máxima, incluso en entornos densos. Se logró un aumento en el rendimiento con una menor probabilidad de colisión de paquetes con el mecanismo propuesto, y la eficiencia aumentó a medida que el número de estaciones contendientes aumentaba en comparación con el rendimiento tradicional de BEB. Nuestro mecanismo propuesto de ReBOCA mejoró el rendimiento de la red en un 38.18% en comparación con el mecanismo BEB convencional.