автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Разработка аналитических методов оценки производительности беспроводных локальных сетей на базе протокола IEEE 802.11

На правах рукописи

Баранов Александр Владимирович

РАЗРАБОТКА АНАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БЕСПРОВОДНЫХ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ НА БАЗЕ ПРОТОКОЛА IEEE 802.11

Специальность 05.13.13 - Телекоммуникационные системы и компьютерные

сети.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2005

Рабош выполнена в Институте проблем передачи информации РАН

Научный руководитель

доктор технических наук, ведущий научный

сотрудник

Ляхов А.И.

Официальные оппоненты

Ведушая организация

доктор физико-математических наук, профессор Бочаров П.П. кандидат физико-математических наук Теряев С.Е.

Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Защита диссертации состоится « п 2005 г. в 11 часов на

заседании диссертационного совета Д.002.077.01 при Институте проблем передачи информации РАН по адресу: 101447, г. Москва, ГСП-4, Большой Каретный пер., дом 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем передачи

информации РАН.

Автореферат разослан «_»

2005 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д.002.077.01,

доктор физико-математических наук

Цитович И.И.

гъ^чъбЧ

ЧЗЬ'О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время беспроводные сетевые технологии заняли прочное место в нашей жизни. Область их применения простирается от взаимодействия бытовых устройств на дистанции меньше метра (телефон и телефонная гарнитура и т.п.) до построения городских и региональных сетей, в которых расстояния между устройствами могут достигать десятков километров.

Введение новых, прогрессивных методов кодирования, модуляции и передачи информации дало беспроводным технологиям уникальные преимущества по сравнению с «обычными» проводными. Это и гибкость архитектуры, и простота подключения, используемая в так называемых сетях типа «hot-spot», и отсутствие необходимости прокладывать медный или оптоволоконный кабель. Последнее преимущество особенно актуально для Российской Федерации, где есть удаленные и сельские регионы с невысокой плотностью населения и дорогостоящая прокладка кабеля экономически не выгодна. В тоже время от решения проблемы «информационного неравенства» зависит информационная безопасность страны.

Изначально, отсутствие общепринятых стандартов и как следствие этого, несовместимость между собой оборудования различных производителей, препятствовало широкому распространению беспроводных устройств. К настоящему времени эта проблема решена. Разработан ряд международных стандартов, протоколов и рекомендаций (Bluetooth, DECT, IEEE 802.11 и т.д.), которые специфицируют физический уровень и МАС-уровень (уровень доступа к среде передачи) беспроводных сетей и обеспечивают эффективное управление доступом к беспроводной среде. Протокол IEEE 802.11, разработанный институтом IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) и утвержденный как международный стандарт в 1997 г., получил наибольшую популярность среди разработчиков беспроводных локальных сетей.

В связи со всем вышесказанным, актуальной является задача дальнейшей разработки фундаментальной теории в области передачи информации вообще, и разработки аналитических методов моделирования сетей, построенных с использованием протокола IEEE 802.11, в частности. Интенсивные работы в этом направлении ведутся как в пашей стране, так и за рубежом. Проблемам разработки математических моделей сетей передачи данных посвящено значительное количество работ. Среди наиболее известных работ, посвященных этим проблемам, следует отметить работы российских и зарубежных ученых: Г.П. Башарина, П.П. Бочарова, О.М. Брехова, В.А. Васенина, В.М. Вишневского, P.JI. Добрушина, А.Н. Дудина, B.C. Жданова, Н.А. Кузнецова, В.В. Кульбы, Р.А. Минлоса, А.В. Печинкина, В.К. Попкова, В.В. Рыкова, С.Н. Степанова, G. Balbo, S.C. Bruell, L. Fratta, L. Kleinrock, M. Olivetty и др. Среди аналитических работ, посвященных исследованию протокола IEEE 802.11 и оценке производительности построенных на его базе беспроводных сетей, наиболее значимыми являются работы В.М. Вишневского, А.И. Ляхова, G. Bianchi, F. Cali, M. Conti, E. Gregory, J. Weinmiller.

POi. '-•.»ijibHA*

b"'- I »i MfckA ■ HK

20iSf-

К сожалению, особенности локальных беспроводных сетей при оценке их производительности до сих пор не достаточно полно учтены. Полученные результаты оказываются неприменимы в условиях нормальной нагрузки, когда очереди станций периодически оказываются пустыми, ввиду существенного завышения опенок среднего времени обслуживания пакетов, и в условиях помех и искажений передаваемых пакетов. Таким образом, остаются не полностью исследованными следующие особенности функционирования локальных сетей под управлением протокола IEEE 802.11:

1) станция локальной беспроводной сети после передачи пакета и при отсутствии пакета в очереди также переходит в состояние задержки;

2) возможность немедленной передачи пакета, пришедшего в пустую очередь, при отсутствии передач других станций;

3) возможность неудачной передачи из-за помех и искажения пакета;

4) взаимосвязанность поведения станций беспроводной сети.

Таким образом, целью диссертационной работы является разработка системы аналитических методов для исследования и моделирования локальных беспроводных сетей на базе протокола IEEE 802.11 при произвольном режиме нагрузки, оценки производительности этих беспроводных сетей и оптимизации параметров их функционирования.

Методы исследования. В диссертационной работе используются методы теории вероятности, вычислительной математики, теории сетей связи, теории телетрафика и имитационного моделирования.

Научная новизна. Существенно новыми результатами диссертации являются:

аналитическая модель локальных беспроводных сетей, функционирующих на базе протокола IEEE 802.11, позволяющая оценить их производительность при произвольном режиме нагрузки, детально учитывающая все основные особенности протокола;

расширения данной аналитической модели с целью учета влияния радиопомех и анализа беспроводных сетей с неоднородными станциями;

аналитическая модель учета взаимозависимости поведения станций локальных беспроводных сетей с протоколом IEEE 802.11;

алгоритмы оптимизации параметров протокола.

Практическая ценность и реализация результатов. Результаты работы используются для оценки основных показателей производительности беспроводной локальной сети и оптимизации механизма передачи пакетов. В частности, на основе разработанных методов аналитического моделирования сетей с протоколом IEEE 802.11 может быть разработана система автоматической или полуавтоматической настройки параметров протокола, позволяющая достигать оптимальных показателей производительности с учетом: конфигурации сети; интенсивности поступающего трафика; распределения

пакетов; интенсивности радиопомех и других факторов, влияющих на функционирование сети.

Основные теоретические положения и практические результаты работы были использованы при построении, выборе конфигурации и настройке параметров беспроводной сети архитектуры «хот-спот», функционирующей под управлением протокола IEEE 802.11 в Центре реабилитации Медицинского центра Управления делами Президента Российской Федерации. Использование результатов диссертации позволило значительно снизить сроки проектирования и реализации беспроводной сети передачи информации и положительно сказалось на эффективности ее функционирования и эксплуатации. Реализация результатов работы подтверждена соответствующим актом.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на:

- Международном семинаре «Информационные сети, системы и технологии» (ИССиТ-2004, Москва)

- Международная научно-техническая конференция «Новые методологии проектирования изделий микроэлектроники» (НМП-2004, Владимир)

- Международном семинаре «Distributed Computer and Communication Network (DCCN-2005)», София, Болгария

- Семинарах ИППИ РАН.

Основные публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 4 научных работы (из них 1 статья в ведущем научном журнале -|4] объемом 15 страниц; 3 - тезисы докладов на ведущих международных конференциях - [1], [2] и [3] общим объемом 20 страниц). В совместных публикациях вклад соискателя состоит в разработке основных методов, построении моделей и получении численных результатов исследований. Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 50 наименований. Работа изложена на 101 странице и содержит 21 рисунок и 1 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована основная цель, научная новизна и практическая значимость результатов, приведено краткое описание структуры диссертации.

В первой главе дается обзор протоколов беспроводных сетей, рассмотрены их области применения и преимущества перед обычными проводными сетями, приведена классификация беспроводных сетей передачи данных. Особое внимание уделено описанию протокола IEEE 802.11, который и является основным объектом исследования данной диссертационной работы, приведена история его возникновения и развития и его основные понятия.

Также в этой главе обращено внимание на спецификацию уровня управления досхупом к среде (МАС-уровень) протокола, который базируется на технологии Ethernet (IEEE 802.3). Ethernet использует метод множественного доступа к каналу связи с контролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD). Однако этот метод, разработанный для проводной связи, не подходит для беспроводных сетей, в том числе, и из-за проблемы скрытых станций. Поэтому беспроводной протокол IEEE 802.11 использует механизм множественного доступа к каналу связи с контролем несущей и предотвращением коллизий (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance - CSMA/CA). Механизм CSMA/CA реализован в фундаментальном режиме доступа к передающей среде IEEE 802.11 - режиме распределенного управления (Distributed Coordination Function - DCF).

Станция A J Коллизия j __Ьл_ ; b.s

DATA DATA 1

b.s b.s ira

АСК DATA

Станция В SIFS D1FS EIFS

Рис. I. Механизм Основного Доступа (b.s - слоты задержки или отсрочки) В режиме DCF информационные пакеты передаются в общем случае двумя способами. Короткие пакеты, чья длина не превышает некоторого предела L, передаются с помощью механизма Основного Доступа (Basic Access), см. рис. 1. При этом механизме станция, успешно принявшая кадр DATA, содержащий информационный пакет, спустя короткий межкадровый интервал (SIFS) отвечает положительным подтверждением АСК. Для пакетов с большей длиной используется механизм RTS/CTS (Request-To-Send/Clear-To-Send) , см. рис. 2. В этом случае передача кадра DATA предваряется посылкой короткого служебного кадра RTS, на который получающая станция отвечает, после SIFS, кадром CTS. Если CTS-кадр получен правильно, спустя SIFS передается кадр DATA, который в свою очередь подтверждается кадром АСК.

Стандарт определяет также свободный от конкуренции механизм централизованного управления (Point Coordination Function - PCF). В этом случае точка доступа в сеть наделяется полномочиями координации, и такая станция называется точкой координации (Point Coordinator - PC).

Диссертация описывает и другие особенности и механизмы CSMA/CA, такие как выбор и отсчет времени отсрочки, ограничение на число попыток передач пакета, отслеживание активности канала и др. В завершение описания протокола IEEE 802.11 дан обзор спецификации физического (PHY) уровня.

I I

Ьл____b.s ? b.s

RTS DATA RTS Hl

b.s m 1 1 1 bis bs m

CTS АСК RTS

SIFS SIFS SIFS DIFS EIFS

Станция В

Рис. 2. Механизм RTS/CTS

Помимо этого, диссертация описывает другие особенности и механизмы CSMA/CA, такие как выбор и отсчет времени отсрочки, ограничение на число попыток передач пакета, отслеживание активности канала и др. В завершение описания протокола IEEE 802.11 дан обзор спецификации физического уровня.

Первую главу завершает обзор существующих методов аналитического исследования беспроводных сетей на базе протокола IEEE 802.11 и постановка задач диссертации.

Разрабатываемые аналитические модели и методы позволят в полной мере учесть такие особенности функционирования локальных беспроводных сетей на базе протокола IEEE 802.11, как произвольная нагрузка на станции, помехи. С другой стороны, применение полученных аналитических моделей и численных результатов, позволит выбирать наилучшие значения параметров протокола для обеспечения оптимального функционирование этих сетей.

Во второй главе описывается модель БЛС, состоящей из N станций, в очередь каждой из которых поступает пуассоновский поток пакетов с интенсивностью К.-, n = 1, ..., N, и одинаковым распределением D(lj) длин пакетов lj. Кроме того, предполагается, что очередь пакетов станции п может содержать не более В„ пакетов, предел L одинаков для всех станций, а время распространения сигнала пренебрежимо мало. При этом сначала рассматривается однородный случай, когда = X и В„ = В для всех п, а затем полученные формулы обещаются на случай неоднородных станций.

Основная цель моделирования - найти среднее значение времени обслуживания пакета Т для каждой станции. Это время отсчитывается от момента либо поступления пакета в пустую очередь данной станции, либо окончания обслуживания предыдущего пакета из этой очереди, и до момента либо получения подтверждения АСК, либо истечения интервала EIFS после последней неудачной попытки передачи (т.е. в случае потери пакета).

Будем называть пакеты, передача которых начинается в момент поступления, переданными асинхронно, а все остальные - переданными синхронно. Асинхронная передача имеет место, если в момент прихода пакета станция была в состоянии простоя, и канал был свободен в течении как минимум DIFS или EIFS. Полагаем, что асинхронная передача всегда успешна.

Пусть b(t) - стохастический процесс изменения счетчика задержки для данной станции, времена t и t + 1 соответствуют началу двух последовательных виртуальных слотов, причем, станция передает, когда b(t) = 0. В тоже время, s(t) - стохастический процесс изменения стадии задержки 0, ..., гп, расширенный значением Л для ситуации, когда в очереди нет пакетов. Для оценки времени Т построим модель двумерного процесса {s(t), b(t)} поведения исследуемой станции п в виде цепи Маркова с дискретным целочисленным временем (см. рис. 3). единицей которого является виртуальный слот - промежуток времени между последовательным изменением счетчика задержки у каждой станции, не находящейся в состоянии простоя. Тогда a(i, к) - стационарная вероятность состояния (i, к), а P{i2, к21 ii, к,} - вероятность одношагового перехода из (ib ki) В 02, к2).

Определив вероятности одношаговых переходов, из уравнений глобального баланса находим стационарные вероятности. Отсюда находим т„ - вероятность синхронной передачи данной станции п за время виртуального слота:

т т ^_ Пт+'

г„=£а0\0) = 2>;а(0,0) = —0,0), где р„ - вероятность коллизии

1=0 /=0 1 _ Р„

этой станции. В свою очередь, считая независимыми стохастические процессы ^(О, Ь(0} всех станций, находим /?„ =1-]^[(1-гЛ)- Вероятность т„а

Ь*п

асинхронной передачи данной п-ой станции за время виртуального слота равна г" = а(-1,0)Р/, где Р8Е - вероятность прихода хотя бы одного пакета за время пустого слота, при условии, что очередь данной станции пуста.

Заметим, что вероятности одношаговых переходов определяются рядом параметров модели (Р8Е и др.), которые (за исключением вероятности Р0 опустошения очереди по завершению обслуживания пакета), в свою очередь выражаются через т„ и тпа-

Очередь Синхронная передача

Рис.4. Процесс изменения очереди Для определения Р0 и, таким образом, получения алгебраически полной системы уравнений, мы используем вспомогательную модель, показанную на рис. 4. описывающую процесс изменения очереди. Пакеты, приходящие на станцию п, не занятую обслуживанием других пакетов, с вероятностью рап обслуживаются асинхронно и поэтому успешно в течении t,s - DIFS (при длине пакета lj). В остальных случаях они поступают в буфер размером В„ и обслуживаются синхронно в течении случайного времени со средним значением Tsn. Тогда изменение очереди синхронного обслуживания пакетов, очевидно, описывается процессом рождения - гибели, стационарная

вероятность состояния i которого равна к" — лЦЛп0 ) АЯМ, где i = 1,...,

Вп, а Аи0 = (l - ) Я„ • Следовательно,

j» _ i _ 1-л.г; ,

¡-i

где Tsn находится путем анализа синхронно обслуживаемых пакетов, в зависимости от состояния (i,к) когда они поступают.

Учитывая асинхронную передачу, получаем среднее время, затрачиваемое на обслуживание пакета на станции п:

1-я:г1' ' ' 1-я-»

'г 1 ^ п в

где ра - вероятность асинхронного обслуживания пакета. Здесь первое слагаемое ответственно за асинхронный, а второе - за синхронный механизм передачи.

Очевидно, вероятность отказа в обслуживании пакета р* = 1 -(1 - (1 - Ро)]' О™33 происходит при: а) полном заполнение

очереди, когда количество пакетов в ней равно В„ - вероятность к"в, и б) исчерпании количества попыток на передачу пакета - вероятность р™+1

Также, на основании формул Литтла находим среднее время задержки пакет на МАС-уровне, т.е. среднее время пребывания на данной станции п, включая возможное ожидание в очереди и обслуживание:

Окончательно, находим пропускную способность, определяемую как среднее число бит полезной информации, переданных за секунду.

Пусть ЯЕ = (1 - г„ - г°) - вероятность того, что этот слот - пустой, то есть

г.'+г.ПО-О

вероятность

ни одна станция в системе не передаст. = ^

я [_

того, что в этот слот произошла успешная синхронная или асинхронная передача. И, наконец, Лг = 1 - - ИЕ - вероятность коллизии. Тогда пропускная способность

_I_

1

В третьей главе Марковская модель модифицируется для учета влияния помех. Исследуется все та же БЛС, состоящая из N станций, но передача теперь может быть неудачной как из-за коллизии, так и из-за искажения пакетов. Исследуе1ся случай только однородных станций. Необходимо отметить, что в моделирующей цепи Маркова появляются дополнительные переходы из (-1,0) в (1^с), соответствующие неудачной из-за помех асинхронной передаче. Естественно, изменяются вероятности остальных переходов.

Аналогично предыдущей модели, зная вероятности одношаговых переходов из уравнений глобального баланса находим стационарные вероятности «(¡, к). Из них, в свою очередь, находим т - вероятность синхронной передачи данной станции за время виртуального слота:

т = £а(/,0) = |1+|и£Пл

.-2

[р0 + Р?д0Е] а(0,0)

где - вероятность неудачи попытки передачи данной станции на стадии задержки 3 из-за искажения пакетов и р, = 1 - (1 - рХ' - Я,) - вероятность неудачи передачи пакета на стадии задержки ] как из-за искажений, так и из-за коллизий (вероятность р).

Заметам, что вероятности как и остальные параметры модели (кроме Ро) выражаются через стационарные вероятности а(1, 0). Вспомогательная модель для определения вероятности опустошения очереди Ро имеет тот же вид, что и на рис. 4. но ввиду возможности неудачи асинхронной передачи из-за помех меняется вероятность поступления пакета в буфер: 1 - яйра (1 - ) ■

Кроме того, при оценке среднего времени синхронного обслуживания Т5 в условиях помех мы учитываем тот факт, что синхронно могут обслуживаться 2 вида пакетов- 1) поступающие сразу в буфер и 2) поступающие в буфер после неудачной попытки асинхронной передачи. Тогда Т8 будет определятся

следующим выражением Г, = ^ яоР« + яоР°4°тп ^ где т _ среднее время синхронного обслуживания, поступающего сразу в буфер

и 152 ~ среднее время

обслуживания по синхронному механизму пакета, поступающего в буфер после неудачной попытки асинхронной передачи. В результате, учитывая асинхронную передачу, получаем среднее время, затрачиваемое на обслуживание пакета:

1-я-.

Х(1 -ШьШ,)

1

Кроме того, аналогично главе 2, находим остальные показатели производительности: вероятность отказа в обслуживании пакета

п

рг=лв+{1 - тгЛ1 - рЛ - чШР1'

1-О

среднее время задержки пакета на МАС-уровне; пропускную способность.

В четвертой главе рассмативастся анализ взаимозависимости поведения станций локальной сети. Подход к моделированию, изложенный в главах 2 и 3, основан на допущении о статистической независимости поведения отдельных станций сети. Данное допущение, вполне применимое в случае высокой нагрузки, может привести к существенным погрешностям при оценке производительности сетей, работающих при нормальной нагрузке. В частности, если очередь одной станции непуста, то высока вероятность, что за время виртуального слота в очередь другой станции также поступит пакет. В данной главе предлагается другой подход, позволяющий учесть взаимозависимость поведения станций сети.

В начале этой главы исследуется БЛС, состоящая из JV статистически однородных станций, в очередь каждой из которых поступает пуассоновский поток пакетов с интенсивностью Л. Пакеты одинаковы, канал считается идеальным, а время распространения сигнала между станциями - пренебрежимо малым. Кроме того, предполагается, что очередь пакетов каждой станции может содержать не более В пакетов.

Цель моделирования - оценить следующие показатели производительности:

- среднее значение Т времени задержки пакета, отсчитываемого от момента поступления пакета в очередь данной станции и до момента окончания его обслуживания;

- усредненная вероятность отказа в передаче пакета, происходящего из-за либо переполнения очереди станции, либо истечения числа R повторных передач.

Опишем работу сети процессом рождения-гибели с дискретным временем, причем состояние этого процесса описывается суммарным числом I пакетов, находящихся в очередях станций сети, включая передаваемые в данный момент пакеты, а единицей времени является виртуальный слот. Виртуальные слоты не одинаковы, и каждый из них может представлять собой:

1) "пустой" слот отсрочки сг, в котором ни одна из станций не ведет передачу;

2) "успешный" слот, в котором только одна из станций передает пакет синхронно;

3) "асинхронный" слот, в котором одна из станций передает пакет асинхронно;

4) "коллизионный" слот, в котором две или более станций пытаются осуществить передачу.

Вероятности этих слотов, обозначаемые соответственно р,(п), р,{п), р„(п) и рс(п), зависят только от числа "активных" станций п, очереди которых непусты в начале данного виртуального слота.

Для определения вероятностей рождения (Л(?)), т.е. увеличения I на 1 за слот, и гибели (/1{!)), т.е. уменьшения t на 1 за слот, введем следующие допущения.

Догттцруцр 1 В течение попытки передачи (включая завершающие ее интервалы DIFS или EIFS) в очереди станций может поступить не более одного пакета.

Допущение 2. По завершении коллизии отказ в дальнейшей передаче пакета может произойти не более, чем на одной из станций, вовлеченных в коллизию (вероятность одновременного отказа на двух и более станциях пренебрежимо мала).

При е = 0 рождение происходит, когда одна из станций передает асинхронно и во время этой успешной передачи, равное ts = tDAT/l + tACK + SIFS+DIFS (tDATA и tALK - времена передачи кадров DATA и ACK), в очередь этой или другой станции поступает еще один пакет. Таким образом,

Л(0) = (l-e лгл")(1-е-АГЛ'').

При (>0 рождение происходит, когда новый пакет поступает в непереполненную очередь либо во время пустого слота, либо во время асинхронной передачи, либо в течение коллизионного слота, в конце которого не происходит отказ в дальнейшей передаче пакета ни на одной из станций, вовлеченных в коллизию. Гибель происходит, когда в течение "успешного" слота или коллизии, приводящей к отказу в дальнейшей передаче пакета, не поступает новый пакет. Следовательно, при 1> О

Bin(N.0 mta(Aг,I)

tit)* I Г(лМрЛ»)е-"Ы'+РЛпШ")^Ч

В этих формулах:

у(п, i) - вероятность наличия я активных станций при условии, что сумма длины очередей в начале слота равна I;

Р'ч(п,() и р*(п,() - вероятность потери из-за переполнения очереди, которая была непустой в начале слота и в которую поступает новый пакет, при данных п

и I; эти вероятности различны для пустого слота (/Г) и для остальных слотов (#);

PJn) - вероятность отказа из-за достижения предельного числа R повторных передач при данном числе активных станций;

tc = tDATA +EIFS - время коллизии.

Стационарные вероятности к(1) состояний данного процесса описываются известными мультипликативными формулами, а для оценки вероятностей у{п,1) и Р(п,€) используем следующее допущение.

Допущение 3. Пусть суммарное число пакетов, находящихся в очередях станций сети, равно £>0. Тогда все варианты размещения этих I пакетов по N очередям сети равновероятны.

Наконец, для нахождения вероятностей слотов и вероятности отказа ДДп) примем последнее допущение.

Допущение 4. В начале данного виртуального слота число активных станций равно п. Тогда для любой из этих станций вероятность х(п) начала синхронной передачи, а также вероятность отказа рт(п) в случае коллизии в этом слоте совпадают с соответствующими значениями, полученными для сети Sn, аналогичной исследуемой, но включающей в себя п постоянно активных станций. Остальные N-п станций в Sn метут передавать только асинхрошю при условии, что ни одна из активных станций не передает. Если пакет поступает- в

очередь любой из N-п неактивных станций в момент передачи любой из станций, то этот пакет теряется.

Вероятность синхронной передачи т(п), определяющая вероятности различных виртуальных слотов, а также вероятность отказа Д,(л) находятся с помощью методов, предложенных в работах Бьянки, Вишневского и Ляхова для анализа сетей с высокой нагрузкой.

Итак, модель полностью определена, и мы можем ее использовать для оценки искомых показателей производительности.

По формуле Литгла имеем среднее время задержки: Т = ЫЛЯ, где I -среднее значение (, а Л( - среднее число пакетов, принятых станциями в их очередь за секунду. Очевидно, Ь можно вычислить по формуле I Л» пиЫ".г>

£=тг1£*(£) £ ГМ[рА")С+РА")С+РЛП)1",+РА")С]>

Л'б гат(Л' /)

где £[*„] = £*(*) £ ГШ)

'•О "-«.»С)

р,(п)сг + ра( п)

- средняя

длительность виртуального слота, а (. - средние длительное!и виртуальных слотов, причем каждое из этих значений умножено на среднюю длительность соответствующего слота и рассчитано при данном п. Интенсивность поступления Л? определяем по аналогичной формуле с заменой ( на И - средние количества пакетов, принятых в очереди станций в течение различных слотов.

Наконец, найдем усредненную вероятность отказа рп). Так как среднее число пакетов, поступающих (но необязательно принимаемых) в очереди станций за слот, равно ], то, вычисляя среднее число пакетов, обслуживание

которых завершается в течение данного слота, имеем

= 1-

ИВ ПШ1(«,()

£ Нп,е)[ра(п)+рА»)1

»-"«.<о

МЗ-2)

11(В-2)

П

Л(В-1)

ЦВ-1)

В-1

ц(В-1)

КВ)

(2)

Рис 5 Модифицированная цепь Маркова Далее в этой главе аналитический метод развивается для учета неудач передачи из-за помех. В этом случае асинхронная передача перестает быть всегда удачной так как, хотя мы пренебрегаем возможностью коллизии, мы вынуждены брать в расчет вероятность искажения пакета радиопомехами. Это приводит к изменению моделирующей цепи Маркова (см. рис. 5).

Па основе вероятностей этих переходов вычисляем рекуррентно стационарные вероягности состояний данного процесса:

я(1)= МО ?Г(0)'

x(t-\)+x{t-\)+»(t-\) л(е-2) *'('-з)т„ я{е) =-----

Показатели производительности находятся по формулам, аналогичным тем, что даны в разделе 4.1, с переопределением некоторых t и h

Наконец, в последнем разделе данной главы предложешшй подход обещается на случай, когда пакеты неоднородны и могут передаваться с помощью механизма RTS/CTS. Сложность анализа этого случая состоит в следующем. Во-первых, приходится учитывать наличие двух счетчиков повторных передач - для коротких и длинных кадров (следовательно, вероятности отказа для этих кадров различны). Во-вторых, вероятность D* (/ )

того, что попытка передачи, выполняемая активной станцией сети в произвольно выбранном слоте, относится к пакету длиной 1„ отличается от исходного распределения D(ll ), с которым пакет поступает в очередь. Это отличие

связано с тем, что чем длиннее пакет, тем больше вероятность его искажения и тем больше (в среднем) попыток требуется для его передачи.

Поэтому изменим с учетом этих особенностей формулы для вероятностей переходов в цепи Маркова на рис. 5, а также значений компонент £ и h формул для L и Л,. Наконец, чтобы завершить построение алгебраически полной системы, определим вероятность начала синхронной передачи т, распределение попыток D'il,) и вероятности отказа pca(n,j) и путем анализа

насыщенной сети с помехами методом, предложенным Вишневским и Ляховым.

В пятой главе приводятся численные результаты моделирования БЛС с протоколом IEEE 802.11, полученные с помощью аналитических моделей, разработанных в диссертации, и имитационного моделирования на языке GPSS.

Т.сак

0,06 0,07

0,06 -I 0,05 004 0,03 О 02 0 01 ■ 0

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

Рис. 6. Зависимость времени обслуживания Тот интенсивности \

На рис. 6 представлены некоторые результаты оценки среднего времени обслуживания Т при варьировании интенсивности поступления пакетов X. Эти результаты, полученные как аналитически (сплошные линии), так и имитационно (пунктирные линии), демонстрируют порогообразный характер зависимостей: с увеличением X значение Т сначала медленно растет, что соответствует периоду нормальной нагрузки на сеть, а затем после короткого переходного периода, который тем короче, чем больше число станций N. становятся равным некоторым предельным значениям, соответствующим случаю высокой нагрузки. Видно, что как при нормальной, так и при высокой нагрузке аналитическая модель довольно точна: погрешности не превышают 8%.

Далее в диссертации разработатие аналитические методы применяются для решения практических задач и выработки рекомендаций по оптимизации различных параметров. Для примера, приведем данные по оптимизации ЯТЯ/СТв-предела 1ВТ5, минимизируя показатель Т. На рис 7 показаны зависимости оптимального предела Ь0Р1 от интенсивности X при различных N. Эти зависимости также порогообразны: до некоторого порога сеть работает в режиме нормальной нагрузки, вероятность коллизии мала и поэтому оптимален механизм Основного Доступа. После этого порога, который тем резче, чем больше К предел Ь0рх устанавливается равным фиксированному значению, зависящему от N. Результаты применения этого оптимизированного гибридного метода доступа в сравнении со сценариями, когда для всех пакетов используется либо (а) только механизм Основного Доступа, либо (б) только механизм ЯТв/СТв, показаны на рис. 8.

2500,00 2000,00 1500 00 1000,00 -500,00

0,00 -I— 0,00

-N«20

---N-30

.....N=40

10,00

20,00

30,00

40,00

Рис. 7. Зависимость значения оптимального значения порога Ь от интенсивности Л для БЛС с различным количеством станций Видно, что для любой интенсивности X такая детальная оптимизация позволяет лишь слегка улучшить значение Т по сравнению с минимумом из значений, соответствующим сценариям (а) и (б). Это означает, что целесообразно использовать следующую стратегию, используя только разработанный аналитический метод: 1) найти оптимум Ьор,(ЪГ) для режима высокой нагрузки и соответствующее ему значение Тор,(ЪГ); 2) выбрать порог >ч(К)> которому соответствует значение Т, меньшее Тор, на <1%; 3) применять

механизм Основного Доступа при X < и гибридный механизм с пределом Ь = Ьор1(К) при X > ЦЫ).

0,08 0,07 0,06 | 0,05

, 0,04

1

| 0,03 0,02 0,01 0

Рис. 8. Зависимость времени обслуживания Тот интенсивности X для различных способов передачи В разделе 5.3 аналогичные результаты получены по оптимизации максимального числа повторных передач в сети с помехами. При этом в качестве критерия оптимизации использовалась вероятность отказа.

В заключении приводятся основные результаты диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертации разработаны аналитические методы для исследования и моделирования локальных беспроводных сетей на базе протокола IEEE 802.11 при произвольном режиме нагрузки, оценки производительности этих беспроводных сетей и оптимизации параметров их функционирования. В частности:

1. Разработана аналитическая модель локальных беспроводных сетей, функционирующих на базе протокола IEEF, 802.11, позволяющая оценить их производительность при произвольном режиме нагрузки, детально учитывающая все основные особенности протокола при идеальном канале.

2. Разработаны расширения данной аналитической модели с целью учета влияния радиопомех и анализа беспроводных сетей с неоднородными станциями.

3. Разработана аналитическая модель учета взаимозависимости поведения станций локальных беспроводных сетей на базе протокола IEEE 802.11.

4. Проведена сравнительная численная опенка производительности локальной сети с протоколом IEEE 802.11b с помощью разработанных аналитических методов и имитационного моделирования на языке GPSS, которая показала высокую точность и эффективность аналитических моделей.

№=40

---N=20,LonT

.....N=20,RTS/CTS

-N=40, Basic

---N=40,Lorrr

N=20 .....N=40,RTS/CTS

0 10 20 30 40 S0

5. На основе разработанных аналитических моделей проведена оценка основных показателей производительности беспроводных локальных сетей и проанализирована эффективность работы различных механизмов протокола IEEE 802.11.

6. Получены алгоритмы оптимизации таких параметров протокола, как порог RTS/CTS, определяющий вид механизма передачи пакетов, и предельное количество повторных передач пакетов. Эти алгоритмы являются основой для создания системы автоматической или полуавтоматической настройки параметров протокола, позволяющей достигать оптимальных показателей производительности с учетом: конфигурации сети; интенсивности поступающего трафика; распределения пакетов; интенсивности радиопомех и других факторов, влияющих на функционирование сети.

7. Основные теоретические положения и практические результаты работы были использованы при построении, выборе конфигурации и настройке параметров беспроводной сети архитектуры «хот-спот», что позволило значительно снизить сроки проектирования и реализации этой сети и положительно сказалось на эффективности ее функционирования и эксплуатации. Реализация результатов работы подтверждена соответствующим актом.

[1] Баранов А.В., Ляхов А.И. "Оценка производительности про-токола IEEE 802.11 в режиме нормальной нагрузки" // Тр. V Международного Семинара «Информационные сети, системы и технологии» (ИССиТ-2004), Москва, октябрь 2004, с.121-125

[2] Баранов А.В., Ляхов А.И., Мацнев Д.Н, "Методы оценки производительности протокола IEEE 802.11" // Материалы III Международной научно-технической конференции «Новые методолопш проектирования изделий микроэлектроники» (НМП-2004), Владимир, декабрь 2004, с.56-60

[3] Ляхов А.И., Баранов А.В., Винель А.В. "Оценка взаимозависимости поведения станций в локальных беспроводных сетях с протоколом IEEE 802.11" // Proc. Distributed Computer and Communication Network (DCCN-2005), Sofia, Bulgaria, April 2005, pp.95-104

[4] Баранов A.B., Ляхов А.И. "Оценка производительности беспроводных локальных сетей с протоколом IEEE 802.11 при произвольной нагрузке" // Автоматика и телемеханика, 2005, №7, с. 87-101

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Принято к исполнению 19/10/2005 Исполнено 20/10/2005

Заказ № 1144 Тираж. 100 экз.

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Варшавское ш., 36 (095) 975-78-56 (095) 747-64-70 \у\у \у .autoreferat.ru

04

si

РНБ Русский фонд

2007-4 4350

Получено 3 1 „,'¡3 2006

Введение.

1 Обзор протоколов беспроводных сетей. Описание семейства протоколов IEEE 802.11. Аналитические методы исследования. Постановка задач диссертации.

1.1 Беспроводные сети и их протоколы.

1.2 Семейство протоколов IEEE 802.11, архитектура, спецификации MAC и физического уровней.

1.2.1 Семейство протоколов IEEE 802.11.

1.2.2 Архитектура стандарта IEEE 802.

1.2.3 Уровень управления доступом к среде (МАС-уровень) протокола IEEE 802.11.

1.2.4 Физический (PHY) уровень протокола IEEE 802.

1.3 Обзор методов аналитического исследования беспроводных сетей на базе протокола IEEE 802.11 и постановка задач.

2 Оценка производительности локальных сетей при идеальном канале и произвольной нагрузке.

2.1 Марковская модель поведения сети однородных станций.

2.2 Оценка показателей производительности.

2.3 Случай неоднородных станций.

3 Моделирование локальных сетей с учетом влияния помех.

3.1 Модификация Марковской модели.

3.2 Оценка производительности в условиях помех.

4 Анализ взаимозависимости поведения станций локальной сети.

4.1 Описание иерархической модели.

4.2 Оценка среднего времени задержки и вероятности отказа.

4.3 Учет искажения пакетов из-за помех.

4.4 Обобщение модели.

4.5 Определение вероятностей для модели насыщенной сети.

5 Численные результаты.

5.1 Сравнение результатов численного и имитационного моделирования.

5.2 Оптимизации Ю^/СТЗ-предела для сети из однородных станций.

5.3 Оценка влияния помех на характеристики работы сети.

Актуальность темы диссертации.

В настоящее время беспроводные сетевые технологии заняли прочное место в нашей жизни. Область их применения простирается от взаимодействия бытовых устройств на дистанции меньше метра (телефон и телефонная гарнитура и т.п.) до построения городских и региональных сетей, в которых расстояния между устройствами могут достигать десятков километров.

Введение новых, прогрессивных методов кодирования, модуляции и передачи информации дало беспроводным технологиям уникальные преимущества по сравнению с «обычными» проводными. Это и гибкость архитектуры и простота подключения, используемая в, так называемых, сетях типа «hot-spot», и отсутствие необходимости прокладывать медный или оптоволоконный кабель. Последнее преимущество особенно актуально для Российской Федерации, где есть удаленные и сельские регионы с невысокой плотностью населения и дорогостоящая прокладка кабеля экономически не выгодна. В то же время от решения проблемы «информационного неравенства» зависит информационная безопасность страны.

Изначально отсутствие общепринятых стандартов, и как следствие этого, несовместимость между собой оборудования различных производителей препятствовали широкому распространению беспроводных устройств. К настоящему времени эта проблема в целом решена. Разработан ряд международных стандартов, протоколов и рекомендаций (Bluetooth, DECT, IEEE 802.11 и т.д.), которые специфицируют физический уровень и МАС-уровень (уровень доступа к среде передачи) беспроводных сетей и обеспечивают эффективное управление доступом к беспроводной среде. Протокол IEEE 802.11, разработанный институтом IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) и утвержденный как международный стандарт в 1997 г., получил наибольшую популярность среди разработчиков беспроводных локальных сетей.

В связи со всем вышесказанным, актуальной является задача дальнейшей разработки фундаментальной теории в области передачи информации вообще,и разработки аналитических методов моделирования сетей, построенных с использованием протокола IEEE 802.11, в частности. Интенсивные работы в этом направлении ведутся как в нашей стране, так и за рубежом. Проблемам разработки математических моделей сетей передачи данных посвящено значительное количество работ. Среди наиболее известных работ, посвященных этим проблемам, следует отметить работы российских и зарубежных ученых: Г.П. Башарина, П.П. Бочарова, О.М. Брехова, В.А. Васенина, В.М. Вишневского, P.JI. Добрушина, А.Н. Дудина, B.C. Жданова, H.A. Кузнецова, В.В. Кульбы, P.A. Минлоса, A.B. Печинкина, В.К. Попкова, В.В. Рыкова, С.Н. Степанова, G. Balbo, S.C. Bruell, L. Fratta, L. Kleinrock, M. Olivetty и др. Среди аналитических работ, посвященных исследованию протокола IEEE 802.11 и оценке производительности построенных на его базе беспроводных сетей, наиболее значимыми являются работы В.М. Вишневского, А.И. Ляхова, G. Bianchi, F. Cali, M. Conti, E. Gregory, J. Weinmiller.

К сожалению, особенности локальных беспроводных сетей при оценке их производительности до сих пор недостаточно полно учтены. Полученные результаты оказываются неприменимы в условиях нормальной нагрузки, когда очереди станций периодически оказываются пустыми, ввиду существенного завышения оценок среднего времени обслуживания пакетов, и в условиях помех и искажений передаваемых пакетов. Таким образом, остаются не полностью исследованными следующие особенности функционирования локальных сетей под управлением протокола IEEE 802.11:

1) станция локальной беспроводной сети после передачи пакета и при отсутствии пакета в очереди также переходит в состояние задержки;

2) возможность немедленной передачи пакета, пришедшего в пустую очередь, при отсутствии передач других станций;

3) возможность неудачной передачи из-за помех и искажения пакета;

4) взаимосвязанность поведения станций беспроводной сети.

Таким образом, целью диссертационной работы является разработка системы аналитических методов для исследования и моделирования локальных беспроводных сетей на базе протокола IEEE 802.11 при произвольном режиме нагрузки, оценки производительности беспроводных сетей и оптимизации параметров их функционирования.

Методы исследования.

В диссертационной работе используются методы теории вероятности, вычислительной математики, теории сетей связи, теории телетрафика и имитационного моделирования.

Научная новизна работы.

Существенно новыми результатами диссертации являются:

- аналитическая модель локальных беспроводных сетей, функционирующих на базе протокола IEEE 802.11, позволяющая оценить их производительность при произвольном режиме нагрузки, детально учитывающая все основные особенности протокола;

- расширения данной аналитической модели с целью учета влияния радиопомех и анализа беспроводных сетей с неоднородными станциями;

- аналитическая модель учета взаимозависимости поведения станций локальных беспроводных сетей с протоколом IEEE 802.11;

- алгоритмы оптимизации параметров протокола.

Практическая ценность и реализация результатов.

Результаты работы используются для оценки основных показателей производительности беспроводной локальной сети и оптимизации механизма передачи пакетов. В частности, на основе разработанных методов аналитического моделирования сетей с протоколом IEEE 802.11 может быть разработана система автоматической или полуавтоматической настройки параметров протокола, позволяющая достигать оптимальных показателей производительности с учетом: конфигурации сети; интенсивности поступающего трафика;

- распределения пакетов; интенсивности радиопомех и других факторов, влияющих на функционирование сети.

Основные теоретические положения и практические результаты работы были использованы при построении, выборе конфигурации и настройке параметров беспроводной сети архитектуры «хот-спот», функционирующей под управлением протокола IEEE 802.11 в Центре реабилитации Медицинского центра Управления делами Президента Российской Федерации.

Использование результатов диссертации позволило значительно снизить сроки проектирования и реализации беспроводной сети передачи информации и положительно сказалось на эффективности ее функционирования и эксплуатации.

Реализация результатов работы подтверждена соответствующим актом.

Апробация результатов работы:

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на:

- Международном семинаре «Информационные сети, системы и технологии» (ИССиТ-2004, Москва)

Международная научно-техническая конференция «Новые методологии проектирования изделий микроэлектроники» (НМП-2004, Владимир)

Международном семинаре «Distributed Computer and Communication Network (DCCN-2005)», София, Болгария

- Семинарах ИППИ РАН.

Основные публикации по теме диссертации.

По теме диссертации опубликовано 4 научных работы (из них 1 статья в ведущем научном журнале - [2] объемом 15 страниц; 3 - тезисы докладов на ведущих международных конференциях - [1], [3], [9] общим объемом 20 страниц). В совместных публикациях вклад соискателя состоит в разработке основных методов, построении моделей и получении численных результатов исследований.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 50 наименований. Работа изложена на 101 странице и содержит 21 рисунок и 1 таблицу.

Заключение

В данной диссертации разработаны аналитические методы для исследования и моделирования локальных беспроводных сетей на базе протокола IEEE 802.11 при произвольном режиме нагрузки, оценки производительности этих беспроводных сетей и оптимизации параметров их функционирования. В частности:

1) Разработана аналитическая модель локальных беспроводных сетей, функционирующих на базе протокола IEEE 802.11, позволяющая оценить их производительность при произвольном режиме нагрузки, детально учитывающая все основные особенности протокола при идеальном канале.

2) Разработаны расширения данной аналитической модели с целью учета влияния радиопомех и анализа беспроводных сетей с неоднородными станциями.

3) Разработана аналитическая модель учета взаимозависимости поведения станций локальных беспроводных сетей на базе протокола IEEE 802.11.

4) Проведена сравнительная численная оценка производительности локальной сети с протоколом IEEE 802.11b с помощью разработанных аналитических методов и имитационного моделирования на языке GPSS, которая показала высокую точность и эффективность аналитических моделей.

5) На основе разработанных аналитических моделей проведена оценка основных показателей производительности беспроводных локальных сетей и проанализирована эффективность работы различных механизмов протокола IEEE 802.11.

6) Получены алгоритмы оптимизации таких параметров протокола, как порог RTS/CTS, определяющий вид механизма передачи пакетов, и предельное количество повторных передач пакетов. Эти алгоритмы являются основой для создания системы автоматической или полуавтоматической настройки параметров протокола, позволяющей достигать оптимальных показателей производительности с учетом: конфигурации сети; интенсивности поступающего трафика; распределения пакетов; интенсивности радиопомех и других факторов, влияющих на функционирование сети.

Основные теоретические положения и практические результаты работы были использованы при построении, выборе конфигурации и настройке параметров беспроводной сети архитектуры «хот-спот», что позволило значительно снизить сроки проектирования и реализации этой сети и положительно сказалось на эффективности ее функционирования и эксплуатации. Реализация результатов работы подтверждена соответствующим актом.

1. Баранов A.B., Ляхов А.И. «Оценка производительности протокола IEEE 802.11 в режиме нормальной нагрузки» // Тр. V Международного Семинара «Информационные сети, системы и технологии» (ИССиТ-2004), Москва, 2004, с. 121-125

2. Баранов A.B., Ляхов А.И. «Оценка производительности беспроводных локальных сетей с протоколом IEEE 802.11 при произвольной нагрузке» // Автоматика и телемеханика, 2005, №7, с. 87-101

3. Баранов A.B., Ляхов А.И., Мацнев Д.Н. «Методы оценки производительности протокола IEEE 802.11» // Материалы III Международной научно-технической конференции «Новые методологии проектирования изделий микроэлектроники» (НМП-2004), Владимир, 2004, с.56-60

4. Вишневский В.М. «Теоретические основы проектирования компьютерных сетей» // М.: Техносфера, 2003. -512с.

5. Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. «Широкополосные беспроводные сети передачи информации» // М.: Техносфера, 2005. -592с.

6. Вишневский В.М., Ляхов А.И. «Оценка производительности беспроводной сети в условиях помех» // Автоматика и телемеханика, 2000, № 12, с. 87-103.

7. Вишневский В.М., Ляхов А.И. «Оценка пропускной способности локальной беспроводной сети при высокой нагрузке и помехах» // Автоматика и телемеханика, 2001, № 8, с. 81-96.

8. Вишневский В.М., Ляхов А.И., Терещенко Б.Н. «Моделирование беспроводных сетей с децентрализованным управлением» // Автоматика и телемеханика, 1999, № 6, с. 88-99.

9. Ляхов А.И., Баранов А.В., Винель А.В. «Оценка взаимозависимости поведения станций в локальных беспроводных сетях с протоколом IEEE 802.11» // Ргос. Distributed Computer and Communication Network (DCCN-2005), Sofia, Bulgaria, 2005, c.95-104

10. Столлингс В. «Беспроводные линии связи и сети» Пер. с англ. // М.: Издательский дом «Вильяме», 2003.

11. Т. Дж. Шрайбер «Моделирование на GPSS» // М.: «Машиностроение», 1980.

12. Anastasi G. and Lenzini L. «QoS Provided by the IEEE 802.11 Wireless LAN to Advanced Data Applications: a Simulation Analysis» // Wireless Networks. 2000. Vol. 6, No. 2. P. 99-108

13. Bianchi G. «IEEE 802.11 Saturation throughput analysis» // IEEE Comm. Lett., 1998, v. 2, p. 318-320.

14. Bianchi G. «Performance Analysis of the IEEE 802.11 Distributed Coordination Function» // IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Mar. 2000, v. 18, no. 3, p. 535-547.

15. Bononi L., Conti M., Donatiello L. «Design and Performance Evaluation of Distributed Contention Control (DCC) Mechanism for IEEE 802.11 Wireless Local Area Network» // J. Parallel Distrib. Comput, 2000, v. 60, no. 4.

16. Cali F., Conti M., Gregory E. «Dynamic Tuning of the IEEE 802.11 Protocol to Achieve a Theoretical Throughput Limit» // IEEE/ACM Transactions on Networking. 2000. Vol.8. P.785-799.

17. Carvalho M. M. and Garcia-Luna-Aceves J. J. «Delay analysis of IEEEth80211 in single-hop networks» // Proceedings of 11 IEEE International Conference on Network Protocols (ICNP), Atlanta, USA, November 2003.

18. Chatzimisios P., Vitsas V., Boucouvalas A.C. «Throughput and delay analysis of IEEE 802.11 protocol» // Proceedings of IEEE 5th International Workshop on Network Appliances, October 2002.

19. Chatzimisios P., Vitsas V., Boucouvalas A.C. «IEEE 802.11 Packet Delay -A Finite Retry Limit Analysis» // Proceedings IEEE Global Telecommunications Conference (Globecom), vol. 2,pp. 950-954, 2003.

20. Chatzimisios P., Boucouvalas A.C., and Vitsas V. «Effectiveness of RTS/CTS handshake in IEEE 802.1 la wireless LANs» // Electronics Letters, vol. 40, no. 14, pp. 915-916, July 2004.

21. Chhaya H.S. «Gupta S. Performance modeling of asynchronous data transfer methods of IEEE 802.11 MAC protocol» // Wireless Networks. 1997. V.3. No. 3. P.217-234.

22. Gupta N., Kumar P. R. «A Performance Analysis of the 802.11 Wireless LAN Medium Access Control» // J. Communication in Information and Systems, vol. 3, No. 4, pp. 279-304, September 2004.

23. GPSS World // www.minutemansoftware.com

24. Hadzi-Velkov Z., Spasenovski B. «Saturation throughput delay analysis of IEEE 802.11 DCF in fading channel» // Proceedings of IEEE ICC, vol. 1, May 2003.

25. Ho T.S., Chen K.C. «Performance analysis of IEEE 802.11 CSMA/CA medium access control protocol» // Proc. 7th IEEE Int. Symp. on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC'96), Taipei, Taiwan. 1996. P.407-411.

26. IEEE 802.11, The working Group for Wireless LANs // http:// grouper, ieee.org/ groups/802/11/index .html

27. Kong Z., Tsang D. H. K., and Bensaou B. «Adaptive RTS/CTS Mechanism for IEEE 802.11 WLANs to Achieve Optimal Performance» // IEEE ICC, Paris, France, June 2004.

28. Lyakhov A.I., Vishnevsky V.M. «Packet Fragmentation in Wi-Fi Ad Hoc Networks with Correlated Channel Failures» // Proc. 1st IEEE Int. Conf. on Mobile Ad-hoc and Sensor Systems (MASS 2004), Oct. 24-27, 2004, Fort Lauderdale, Florida, USA.

29. Part 2: LAN/MAN Logic Link Control // IEEE Std. 802.2, 1998

30. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications // ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition.

31. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications. Amendment 4: Further Higher Data Rate in the 2.4 GHz Band // IEEE Std 802.1 lg-2003 (Amendment to IEEE Std 802.11, 1999 Edition).

32. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: High-speed Physical Layer in the 5 GHz Band // IEEE Std 802.1 la-1999 (Supplement to IEEE Std 802.11, 1999 Edition).

33. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4 GHz Band // IEEE Std 802.1 lb-1999 (Supplement to ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition).

34. Song N., Kwak В., Song J., and Miller L.E. «Enhancement of IEEE 802.11 Distributed Coordination Function with Exponential Increase Exponential Decrease Backoff algorithm» // IEEE VTC 2003-Spring, vol. 4, pp.27752778, April 2003.

35. Tay Y.C. and Chua K.C. «А Capacity Analysis for the IEEE 802.11 MAC protocol» // ACM Wireless Networks, pp. 159-171, No. 7, 2001

36. Vishnevsky V.M., Lyakhov A.I. IEEE 802.11 «Wireless LAN: Saturation Throughput Analysis with Seizing Effect Consideration» // Cluster Computing, Apr. 2002. v. 5, no. 2, p. 133-144.

37. Vishnevsky V.M., Lyakhov A.I. «Estimation of Maximal TCP/IP Traffic Rate over 802.11 Network with Hidden Stations» // Межд. семинар «Applied stochastic models and information processes», Петрозаводск, 8-13 сентября 2002, с. 156-158.

38. Vukovic I. N., Shmavatkul N. «Saturation Throughput Analysis of Different Backoff Algorithms in IEEE 802.11» // Proceedings of IEEE PIMRC, Barcelona, Spain, September 2004.

39. Wang G., Shu Y., Zhang L., Yang O. W. W. «Delay Analysis of the IEEE 802.11 DCF» // Proceedings of IEEE PIMRC. September 2003.

40. Wang Y. and Garcia-Luna-Aceves J. J. «Performance of collision avoidancetiiprotocols in single-channel ad hoc networks» // Proceedings of 10 IEEE International Conference on Network Protocols (ICNP), Paris, France, November 2002.

41. Weinmiller J., Schlager M., Festag A., Wolisz A. «Performance Study of Access Control in Wireless LANs IEEE 802.11 DFWMAC and ETSI RES 10 HIPERLAN» // Mobile Networks and Applications, 1997, v. 2, no. 1, p. 55-76.47. www.wi-fi.com.

42. Wu H., Cheng S., Peng Y., Long K., and Ma J. «IEEE 802.11 Distributed Coordination Function(DCF): Analysis and Enhancement» // IEEE ICC 2002, vol. 1, pp. 605-609, April 2002.

43. Wu H., Cheng S., Peng Y., Long K., and Ma J. «IEEE 802.11 Distributed Coordination Function(DCF): Analysis and Enhancement» // Proceedings IEEE ICC 2002, May 2002.

44. Ziouva E., Antonakopoulos T. «The IEEE 802.11 distributed coordination function in small-scale ad-hoc wireless LANs» // International Journal of Wireless Information Networks, Vol.10, No. 1,2003