Αξιολόγηση συνδεσιμότητας δικτύων με κινητά τερματικά με έμφαση σε τεχνικές πρόσβασης μέσου
Creators: name: Ηλωρίδου, Μαρία Β.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Τεχνικές πρόσβασης στο μέσο
Συσταδοποίηση
Κινητικότητα
Δίκτυα περιοχής σώματος
MAC techniques
Clustering
Mobility
Body area networks

description: Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής συνίσταται στη μελέτη τεχνικών τυχαίας πρόσβασης στο μέσο για ασύρματα δίκτυα διαφόρων μεγεθών και συγκεκριμένα ασύρματα δίκτυα μητροπολιτικής περιοχής (metropolitan area networks) WiMAX, ασύρματα δίκτυα αισθητήρων με κινητούς κόμβους (mobile wireless sensor networks) και δίκτυα περιοχής σώματος (body area networks). Εξετάζονται ο κύριος μηχανισμός σταθμοσκόπησης ευρυεκπομπής (broadcast polling) και ο προαιρετικός μηχανισμός επωμισμού (piggybacking) που ορίζονται στο πρότυπο ΙΕΕΕ 802.16 για υπηρεσίες αποστολής δεδομένων σε δίκτυα WiMAX. Αναπτύσσεται ένα μαθηματικό μοντέλο για τη συνδυαστική χρήση των δύο μηχανισμών και εκφράζεται αναλυτικά η πιθανότητα ανάθεσης εύρους ζώνης σε ένα αίτημα που μεταδίδεται μέσω broadcast polling υπό τη θεώρηση πεπερασμένου εύρους ζώνης στην ανερχόμενη ζεύξη. Κατόπιν, εξετάζονται τεχνικές πρόσβασης στο μέσο συνδυαστικά με τεχνικές συσταδοποίησης στα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων με κινητούς κόμβους. Αξιολογείται η επίδραση διαφόρων μοντέλων κινητικότητας στην επίδοση του δικτύου και διερευνάται η μεταβαλλόμενη διάρκεια των κύκλων λειτουργίας του δικτύου υπό τη θεώρηση της κινητικότητας των κόμβων. Προτείνεται ένα σχήμα δυναμικού προσδιορισμού της διάρκειας του κύκλου που λαμβάνει υπόψη τις απώλειες πακέτων σε κάθε συστάδα λόγω των αποσυνδέσεων των κόμβων. Επιπλέον, διερευνάται η εφαρμοσιμότητα ενός σχήματος που υπολογίζει τη διάρκεια του κύκλου βάσει της καταναλισκόμενης ενέργειας στα δίκτυα αισθητήρων με κινητικότητα. Τέλος, η διατριβή εστιάζει σε τεχνικές τυχαίας πρόσβασης σε δίκτυα περιοχής σώματος με κινητικότητα και ειδικότερα στην αναμετάδοση των πακέτων δεδομένων. Προτείνεται ένα κινησιακά ενήμερο σχήμα αναμετάδοσης των πακέτων για τη μείωση των απωλειών που προκύπτουν λόγω των αποσυνδέσεων. Η αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου σχήματος εξετάζεται συγκριτικά με αυτήν του σχήματος επέκτασης τοπολογίας αστέρα του προτύπου.
description: The main subject of this thesis is the random access techniques in various wireless networks, and specifically in metropolitan area networks -WiMAX-, mobile wireless sensor networks and body area networks. The mandatory mechanism broadcast polling and the optional mechanism piggybacking, which are specified in the IEEE 802.16 standard for data services in WiMAX networks, are firstly examined. An analytical model is developed for the synergy between broadcast polling and piggybacking. Also, an analytical expression is given for the probability of granting bandwidth to a bandwidth request transmitted through broadcast polling under the consideration of limited uplink bandwidth. Afterwards, clustering techniques are examined in conjunction with medium access techniques in mobile wireless sensor networks. The effect of various mobility models on system performance is examined under the variation of network parameters and the dynamic calculation of the round duration is investigated under the node mobility. A scheme that computes the round duration dynamically based on the packet losses at each cluster stemming from nodes' disconnections is proposed. Furthermore, the applicability of an existing scheme, which computes the round duration dynamically based on energy consumption, is verified for mobile wireless sensor networks. Finally, the thesis focuses on random access techniques in body area networks with mobility and specifically, it investigates the problem of relaying packets. A mobility aware relaying scheme is proposed to deal with the packet losses caused by nodes' disconnections. To evaluate the effectiveness of the proposed scheme, comparative simulation results are given between the latter and the two-hop star topology extension of the standard.