بکارگیری نظریه صف در طراحی و بهبود کار کرد شبکههای محلی بی سیم

امروزه بکارگیری شبکههای بی سی، در قالب شبکههای محلی L.Ocal Arcal NetWork) LAN)، شبکههای گسترده Wide WAN) (Arca NetWork و ارتباطات بین سیستمی بلوتوثی (Bluetooth) به طور فزایندهای رواج و گسترش یافته است. شبکههای بی سیم که مورد مطالعه ما در این تحقیق است، این امکان را بوجود آوردهاند که بدون استفاده از بسترهای سختافزاری و فیزیکی و نیاز به استقرار کابل و سیم که وقتگیر و هزینه بر است، با استفاده از امواج رادیویی، امکان ارتباط و مبادله اطلاعات را ایجاد نمایند. این شبکهها بخصوص در مواردی که نصب شبکهای کابلی در داخل دیوارها سخت است یا ملاحظات ظاهری مثلا در اماکنی مانند هتل ها وجود دارد، بسیار مورد استقبال است. علاوه بر این، شبکههای محلی بی سیم می توانند از کامپیوترهای سیار پشتیبانی کنند و به عنوان مثال در بیمارستان ها میتوانند اطلاعات بیماران را در یک پایگاه داده ذخیره کنند و با داشتن شبکه محلی بی سیم به پزشکان اجازه دهند، با وارد کردن اطلاعات جدید در کامپیوترهای متحرک خود آنها را به روز رسانی کنند. بدین ترتیب، شبکههای محلی بی سیم باتوجه به کاربردهای متعدد وهزینه های پایین راه اندازی و نگهداری روز بروز اهمیت بیشتری بدست میاورند.از آنجا که شبکه های محلی بی سیم از طریق سیگنال های رادیویی با برد ثابت و محدود، زیر صد متر داده مخابره می کنند، لذا تمام ایستگاه ها در برد رادیویی یکدیگر قرار نمی گیرند و ارسال سیگنال در بخشی از شبکه، ممکن است در ناحیه دیگری آن قابل دریاقت و شنود نباشد. به این مناسبت، امکان تقاطع و برخوردیا تصادم اطلاعات باهم و تخریب ناشی از آن کاملا جدی است و این مشکل بصورت ایستگاههای پنهان و ایستگاههای ماسک زده ظاهر می شوند، وجود چنین ایستگاه هایی از عمدهترین مشکلات شبکههای محلی بی سیم هستند.استاندارد 1 802.1 IEEE که مبنایی برای طراحی و بکارگیری این شبکهها است، معمولا از دو روش عملکرد پشتیبانی می کنند: 1) روش مبتنی بر یک ایستگاه ثابت Point Condition Function) PCF)، که در آن به منظور کنترل و نظارت بر کلیه فعالیتهای درون هر سلولی از ایستگاهی ثابت استفاده میشود و 2) روش الگوی پراکنده بدون تکید بر عنصر مرکزی Distribution Coordination Function) DCF)، کد مشابد اترنت بوده و در آن هیچ گونه کنترل مرکزی وجود ندارد. این روش برای اتصال آسنکرون و مبتنی بر دسترسی توزیع شده کانال است و از مقبولیت بیشتری برخوردار است. ما نیز مطالعه خود را به الگوی پراکنده بدون تکیه بر عنصر مرکزی، معطوف کردهایم که حایز پیچیدگی بیشتری از نظر سیستمهای صف است.با این حال، بکارگیری استاندارد || 802.1 IEEE اگرچه با عملیات دست تکانی موجب شده است، از بروز تصادم در اثر حضور ایستگاههای پنهان جلوگیری شود، اما این استاندارد حتی در بهترین شرایط هم نمی تواند مشکل ایستگاههای ماسک زده را که نوع خاصی از ایستگاه پنهان است، رفع کند. بهبود استاندارد IEEE ا ا.802 بگونه ای که بتواند مشکلات ایستگاههای ماسک زده را بحداقل برساند، از جمله موضوعاتی است که در چارچوب تحلیلی ناشی از نظریه صف قابل ارزیابی و مطالعه است.مطابق با شکل زیر، ایستگاه A تنها ایستگاه B را میبیند، ایستگاه C هر دو ایستگاه D و B را میبیند و ایستگاههای E و C هر دو در برد رادیویی ایستگاه D قرار دارند. گره A به گره B، گره C به گره D و گره D به گره E بسته ارسال می کنند و البته گره C یک ایستگاه ماسک زده است. ارسال بسته از ایستگاه ماسک زدهی C پس از اتمام ارسال بسته ی ایستگاه D، در حالی که مخابره بسته ی ایستگاه A به اتمام نرسیده است، منجر به تصادم می گردد.AAA AA A AAA LLLLLL LL LLLLLLLLSLLLLLLLL LL LLL LLLLLLL AAA AA AAASAAA L LLLL 0000S AAAAA AAAqeMAAA AAAA AAAAS انتظار در ایستگاه پنهان را افزایش و در نتیجه تصادم را کاهش میدهد. این در حالی است که برای رفع تصادم ناشی از وجود ایستگاه ماسک زده نیاز به مکانیزیمی که بتواند طول صف و زمان انتظار را در ایستگاه ماسک زده افزایش داد، وجود دارد، تا به واسطه آن مانع بروز تصادم گردد. در این راستا پس از مرور مختصر ادبیات موضوعی، ابتدا به بررسی ایستگاه پنهان و پدیده صف در آن پرداختهایم و محاسبات مربوط به احتمال تصادم ناشی از آن را ارایه می کنیم. سپس ایستگاههای ماسک زده و تصادم در آنها را با استفاده از رویکرد صف مورد توجه قرار می دهیم.این مقاله شبکههای محلی بیسیم، با توجه به پدیدههای ایستگاه پنهان و ماسک زده، با استفاده از رویکرد تحلیل سیستمهای صف مورد بررسی قرار می دهد. مطالعات ما نشان میدهد که نظریه صفا، نقش بیبدیلی در طراحی و بهبود کار کرد شبکههای محلی بی سیم بعهده دارد.

Keywords:

شبکه محلی بی سیم , مدلسازی تیوری صفا , استاندارد || |.802 IEEE . ایستگاه پنهان , ایستگاه ماسک زده