An analytical model of IEEE 802.11 DCF for multi-hop wireless networks and its application to goodput and energy analysis

Bu tezde, çok-sekmeli telsiz ağlarda saklı düğümleri göz önüne alan ve geniş bir trafik yük aralığında çalışan analitik bir IEEE 802.11 DCF modeli meydana koymaktayız. IEEE 802.11 DCF'e dayalı çok-sekmeli telsiz ağlarda, çarpışmaların ve yeniden iletimlerin sebep olduğu hız azalmasıyla saklı terminalleri göz önüne alan bir ulaştırılan iş modeli; ve ek olarak, üstel geri çekilme, donma mekanizması ve düğümlerin kulak misafiri olmalarından kaynaklanan enerji harcamalarını içeren bir enerji modeli önerilmiş ve farklı sekme sayısının ulaştırılan iş ve enerji performansına etkisinin araştırılmasında kullanılmıştır. Dahası, ağ ve trafik durumuna göre en uygun yolatama yöntemini belirleyen bir uyarlanır yolatama algoritması ortaya atılmıştır.Ulaştırılan iş açısından bakıldığında sonuçlar şöyledir: Hafif trafik altında paket üretim hızı baskındır ve herhangi bir sekme yöntemi eşdeğerde uygundur. Orta şiddette trafikte eşzamanlı gönderimler baskındır ve çok-sekmeli yolatama daha kârlıdır. Şiddetli trafik varlığında ise artan paket çarpışmaları ve trafik sıkışıklığı nedeniyle çok-sekmeli gönderim kararsız olmakta ve doğrudan gönderim ulaştırılan işi arttırmaktadır. Üretilen iş (throughput) açısından bakıldığında, üretilen işin trafik yükünden çok ağ topolojisine bağımlı olduğu, çok-sekmeli iletimin büyük ağlar için en uygunken doğrudan iletimin küçük ağlar için üretilen işi arttırabildiği gösterilmiştir.Enerji açısından bakıldığında benzer sonuçlar elde edilmektedir: Hafif trafikte, boş durumda tüketilen enerji baskın olup herhangi bir sekme yöntemini yaklaşık olarak en uygun yapmaktadır. Orta şiddette trafik altında, boş ve alış durumundaki enerji harcaması baskınlaşıp çok-sekmeli gönderim en uygun olmakta en uygun sekme sayısı ara düğümlerde harcanan işlem gücü ile değişmektedir. Çok ağır trafik yük durumunda, artan paket çarpışmaları nedeniyle çok-sekmeli iletim kararsız hale gelmekte ve direkt gönderim daha enerji-verimli olmaktadır.Yolatama yönteminde sekme sayısının ulaştırılan iş ve enerji verimliliğini, herbiri benzer mesafeleri kateden daha kısa sekmelerin kullanılmasının mümkün olduğu, büyük ve homojen ağlarda, daha çok etkilediği gözlenmiştir. Sonuçlar, MAC seviyesinde kanal kapışmasını göz önüne alan ve sekme yöntemini dinamik olarak değiştiren çapraz-katmanlı bir yolatama yaklaşımının, gerçek bir telsiz ağda ağ trafik yükü zaman içinde değişirken ulaştırılan işi en az %18 arttırdığını ve en az %21 enerji tasarrufu sağladığını göstermiştir. Daha kısa sekmelerin mümkün olduğu yoğun ağlarda ulaştırılan iş %222 kadar artmış ve enerji tasarrufu %68'e çıkmıştır.