Введение к работе
Актуальность темы. Случайный множественный доступ (СМД) широко используется для передачи информации как в проводных, так и беспроводных сетях связи. СМД целесообразно использовать при низкой интенсивности входного потока и случайном трафике сообщений. При этих условиях СМД дает меньшую среднюю задержку, чем при использовании бесконфликтных методов доступа, причем средняя задержка практически не зависит от числа абонентов в системе.
В большинстве систем, в которых применяется СМД для разрешения конфликтов, например, сети на базе стандартов IEEE 802.3, IEEE 802.11, используется механизм случайного выбора. Цыбаков, Михайлов и Капетанакис показали, что использование адресов абонентов для разрешения конфликтов является более эффективным по сравнению со случайным выбором. Однако, метод использования адресов абонентов для разрешения конфликтов не был обобщен для случая канала с шумом. Так как в реальных системах в канале связи может присутствовать шум, то актуальной является задача разработки алгоритмов, использующих адреса абонентов для разрешения конфликтов и обеспечивающих устойчивую работу системы в канале с шумом. Актуальным является также определение характеристик этих алгоритмов и сравнение их с характеристиками алгоритмов, в которых используется случайный выбор для разрешения конфликтов.
Задача достижения минимальной средней задержки алгоритмов СМД в канале с шумом диктует необходимость разработки новых алгоритмов СМД и методов определения средней задержки и скорости этих алгоритмов.
Целью работы является разработка алгоритмов разрешения конфликтов и метода управления доступом к общему каналу связи с использованием адресов абонентов для разрешения конфликтов при наличии шума в канале.
Задачами диссертационного исследования являются:
разработка метода расчета средней задержки передачи пакета для двухбуферной модели абонента;
разработка алгоритмов, использующих адреса абонентов для работы в канале с шумом, определение характеристик алгоритмов в канале с шумом;
разработка метода управления доступом абонентов к общему каналу связи для модели с центральной станцией;
разработка алгоритмов с пропуском уровней, определение характеристик алгоритмов в канале без шума и в канале с шумом.
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ |
БИБЛИОТЕКА |
Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы теории вероятностей, теории случайных процессов, теории цепей Маркова, а также методы комбинаторного анализа.
Основные положения, выносимые на защиту. 1). Метод расчета средней задержки передачи пакета для двухбуферной модели абонента.
2). Алгоритмы, использующие адреса абонентов для разрешения конфликтов в канале с шумом.
3). Метод управления доступом абонентов к общему каналу связи для модели с центральной станцией.
4). Алгоритмы с пропуском уровней в канале без шума и в канале с шумом, а также определение средней задержки и скорости предложенных алгоритмов.
Научная новизна работы заключается в следующем. 1). Разработан метод расчета средней задержки передачи пакета для алгоритмов разрешения конфликтов применительно к двухбуферной модели абонента, отличающийся от известных методов тем, что позволяет аналитически определить среднюю задержку. Данный метод распространен на алгоритмы, предложенные автором в диссертационной работе.
2). Разработаны алгоритмы, использующие адреса абонентов для разрешения конфликтов, отличающиеся от известных алгоритмов тем, что они работают в канале с шумом.
3). Предложен метод управления доступом абонентов к общему каналу связи для модели с центральной станцией, позволяющий существенно уменьшить сложность устройства абонента за счет распределения функции разрешения конфликта между абонентами и центральной станцией.
4). Разработаны алгоритмы с пропуском уровней, использующие адреса абонентов для разрешения конфликтов, работающие в канале с шумом и позволяющие уменьшить среднюю задержку передачи пакета и повысить скорость алгоритма доступа по сравнению с известными алгоритмами СМД.
Практическая ценность. Разработан метод расчета средней задержки передачи пакета для двухбуферной модели. Предложены алгоритмы, использующие адреса абонентов для разрешения конфликтов в канале с шумом. Обобщение метода расчета средней задержки на случай канала с шумом позволяет получить зависимость средней задержки алгоритма от интенсивности входного потока и характеристик шума в канале. Проведенный численный расчет показывает, что применение этих алгоритмов существенно уменьшает среднюю задержку, по сравнению с алгоритмами, использующими случайный выбор для разрешения конфликтов. Предложен метод управления доступом абонентов к общему каналу
связи для модели с центральной станцией, существенно уменьшающий сложность устройства абонента, что является важным при использовании в реальных приложениях. Предложены алгоритмы с пропуском уровней, позволяющие в ряде случаев улучшить характеристики известных алгоритмов СМД. Распространение метода расчета средней задержки на алгоритм с пропуском уровней дает возможность определить среднюю задержку этого алгоритма. Результаты работы могут быть реализованы в системах, использующих для передачи информации канал СМД.
Внедрение и реализация результатов работы. Основные теоретические и
практические результаты были внедрены и использованы при разработке системы
мониторинга экологического состояния водной среды в ЦНИИ "Гидроприбор".
Результаты работы получены при выполнении госбюджетной научно-
исследовательской работы (НИР ГР 01.200306547), проведенной Санкт-
Петербургским государственным университетом аэрокосмического
приборостроения.
Полученные в диссертационной работе результаты используются в учебном процессе кафедры вычислительных машин и комплексов и кафедры информационных систем ГУАП.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях: ДИМЭБ-97 "Диагностика, информатика, метрология, экология и безопасность" (Санкт-Петербург, 1 - 3 июля 1997), ISC-NET'97 (Санкт-Петербург, 30 сентября - 2 октября 1997 г.), "Проблемные вопросы сбора, обработки и передачи информации в сложных радиотехнических системах" (Санкт-Петербург, 18-19 ноября 1997г.), ДИМЭБ-98 (Санкт-Петербург, 30 июня - 2 июля 1998г.), второй научной сессии аспирантов ГУАП (Санкт-Петербург, 12-16 апреля 1999г.), на международной научной конференции "Интеллектуальные технологии и дистанционное обучение на рубеже XXI века", (Санкт-Петербург, 6-9 июля 1999г.), на восьмой научной сессии ГУАП (Санкт-Петербург, 11-15 апреля 2005г.).
Публикации. По теме работы опубликовано 10 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, списка использованных источников (54 наименования) и двух приложений. Основная часть работы изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков и 23 таблицы. Приложения насчитывают 14 страниц и содержат 14 рисунков.
