Надіслати статтю
вул. Інститутська 11, м. Хмельницький, 29016

АНАЛІЗ СХЕМИ CSMA/CA БЕЗПРОВІДНИХ ЛОКАЛЬНИХ МЕРЕЖ

ANALYSIS OF THE CSMA/CA SCHEME FOR WIRELESS LOCAL AREA NETWORKS

Сторінки: 148-152. Номер: №6, 2022 (315)  
Автори:
ОБЕЛЬОВСЬКА Квітослава
Національний університет “Львівська політехніка”
ORCID: 0000-0002-8714-460X
e-mail: kvitoslava.m.obelovska@lpnu.ua
ПЕЛЕХ Христина
Національний університет “Львівська політехніка”
ORCID:0000-0002-9554-0493
e-mail: khrystyna.pelekh.mknus.2021@lpnu.ua
ПЕЛЕХ Юрий
Національний університет “Львівська політехніка”
ORCID: 0000-0003-4153-5418
e-mail: yurii.m.pelekh@lpnu.ua
СНАЙЧУК Яромір
Національний університет “Львівська політехніка”
ORCID: 0000-0002-9403-824X
e-mail: yaromyr.l.snaichuk@lpnu.ua
OBELOVSKA Kvitoslava, PELEKH Khrystyna, PELEKH Yury. SNAICHUK Yaromir
Lviv Polytechnic National University
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-315-6-148-152

Анотація мовою оригіналу

Ефективність бездротових локальних мереж значною мірою залежить від способу доступу до спільного фізичного середовища. Основним методом доступу, що використовується для розподілу фізичного середовища між активними станціями, є множинний доступ з прослуховуванням несучої та запобіганням колізій (CSMA/CA). Для опису схеми CSMA/CA використано запропоновану спрощену діаграму переходів станів станції безпровідної локальної мережі, описано її системою диференціальних рівнянь та отримано аналітичні вирази для оцінки ймовірностей перебування станції мережі у всіх можливих станах.
Ключові слова: безпровідна локальна мережа, множинний доступ із прослуховуванням несучої та запобіганням колізій (CSMA/CA), діаграма переходів станів.

 Розширена анотація англійською  мовою

The current stage of telecommunication technologies development is characterized by the rapid growth use of wireless technologies in access networks and the growth requirements for its quality. The bottleneck that significantly reduces the bandwidth of each subscriber connection is that the total bandwidth of the wireless local network is shared among its active members by the shared technology used. The access management sub-layer to the shared physical environment is responsible for this in the network architecture. The main method used at this sub-layer is the Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) scheme. This work is devoted to the analysis of CSMA/CA scheme and the development of an analytical model for its further study and use for the improvement of wireless local networks. The input data is a transition state diagram of a local area wireless network station in data transmission mode. According to the CSMA/CA scheme, stations cannot change their state after starting frame transmission until a confirmation frame of successful reception arrives from the addressee or until the time to wait for it expires. Considering this, it is proposed to use a simplified transition state diagram for the analysis. The operation of the station by the simplified transition state diagram is described using a system of differential equations. As a result of the solution of this system, expressions representing the probability of the station being in each of its states as a function of the intensities of the station’s transitions from each state to another are derived. The values of these intensities depend on both the outgoing traffic of the station and the traffic in the network. The resulting expressions can be used in further work on the analysis of the CSMA/CA scheme, as they make it possible to estimate the operation of the station at different ratios of the station’s output traffic and external traffic generated by other stations of the network. This can be used to develop an enhanced algorithm station operation of wireless local area networks by adapting the parameters of the CSMA/CA scheme to specific current loads of both the station and the network.
Keywords: Wireless Local Area Network, Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA), State Transition Diagram.

References

 Kovtun V., Izonin I., Gregus M. (2022). Modeling a session of subject-system interaction in a wireless communication infrastructure with a mixed resource. PLoS ONE 17(7): e0271536. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0271536

  1. Viacheslav Kovtun, Ivan Izonin, Michal Gregus. Model of functioning of the centralized wireless information ecosystem focused on multimedia streaming. Egyptian Informatics Journal. 2022. (in press). https://doi.org/10.1016/j.eij.2022.06.009
  2. Olga Panova, Kvitoslava Obelovska. An Adaptive ACs Number Adjusting Algorithm for IEEE 802.11 EDCA. Proceedings of the 8-th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications. September 24-26, 2015, Warsaw, Poland. IEEE Catalog Number: CF11803-PRT, 2015, vol. 2, pp. 823–856, 2015.
  3. National Instrument, Introduction to Wireless LAN Measurements: From 802.11a to 802.11ac. 2014. URL: http://download.ni.com/evaluation/rf/Introduction_to_WLAN_Testing.pdf (accessed on 18 February 2022).
  4. IEEE Standard 802.15.4Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs), IEEE: Manhattan, NY, USA, 2006.
  5. Kim T.-W., Hwang G.-H. (2021). Performance Enhancement of CSMA/CA MAC Protocol Based on Reinforcement Learning. Journal of Information and Communication Convergence Engineering, 19(1), 1–7. https://doi.org/10.6109/JICCE.2021.19.1.1
  6. Cruz S.C.D.S., Ahmed Ouameur M. Figueiredo F.A.P.D. Reinforcement Learning-based Wi-Fi Contention Window Optimization. Preprints 2022, 2022110011. doi: 10.20944/preprints202211.0011.v1.
  7. Mahmoud Gamal, Nayera Sadek, Mohamed R.M. Rizk, Magdy Abd ElAzim Ahmed. Optimization and modeling of modified unslotted CSMA/CA for wireless sensor networks. Alexandria Engineering Journal, 59, issue 2, 2020, p. 681-691, ISSN 1110-0168, https://doi.org /10.1016/j.aej.2020.01.035
  8. Kim S. Enabling WLAN and WPAN Coexistence via Cross-Technology Communication. Sensors2022, 22, 707. https://doi.org/10.3390/s22030707
  9. Khattab T.M.S., El-Hadidi M.T., Mourad H-A.M. Analysis of Wireless CSMA/CA Network Using Single Station Superposition (SSS). AEU – International Journal of Electronics and Communications, 56/2, pp. 73–83 (2002).
  10. Auzinger W., Obelovska K., Dronyuk I., Pelekh K., Stolyarchuk R.A Continuous Model for States in CSMA/CA-Based Wireless Local Networks Derived from State Transition Diagrams. In Saraswat M., Roy S., Chowdhury C., Gandomi A.H. (eds) Proceedings of International Conference on Data Science and Applications. Lecture Notes in Networks and Systems, vol. Springer, Singapore. (2022).

Post Author: Горященко Сергій

Translate