مدل جدید پویای D-EDCA برای بهبود سرویسهای VoIP در شبکه های ac11.802

نوع مقاله : مقاله کامپیوتر

نویسنده

دانشگاه حکیم سبزواری

چکیده

به دلیل حساس بودن داده‌های چند رسانه ای (صوت و ویدئو)، استاندارد ac802.11 از روش EDCA برای اولویت بندی انواع داده ها استفاده می کند. این روش از چهار رده دسترسی پشتیبانی میکند در حالیکه بالاترین اولویت به پاکتهای صوتی اختصاص می یابد. با اینحال روش EDCA تنها زمانی که تعداد پاکتهای صوتی در مقایسه با تعداد پاکتهای معمولی اندک باشد عملکردی مناسب خواهد داشت. با افزایش تعداد پاکتهای صوتی، برخورد میان آنها افزایش می‌یابد که این امر منجر به افزایش تاخیر و بالا رفتن نرخ از دست رفتن پاکتها و در نتیجه کاهش کیفیت سرویسهای VoIP می‌شود. برای حل مشکل EDCA، در این تحقیق یک مدل پویای جدید به نام D-EDCA پیشنهاد می‌شود. مدل پیشنهادی کیفیت لازم برای پاکتهای صوتی را با نظارت مداوم برروی این پاکتها و صف مربوط به آنها و همچنین تنظیم پویای پارامترهای مربوطه وقتی تعداد پاکتهای صوتی بالاتر از یک آستانه است را فراهم می‌آورد. علاوه براین، به منظور اعتبار سنجی و مقایسه عملکرد مدل پیشنهادی D-EDCA با روش EDCA، یک چارچوب پیشنهاد و طراحی می شود که در سه فاز مختلف مربوط به شبکه ac802.11 کار می‌کند. نتایج حاصل از پیاده سازی مدل D-EDCA با روش EDCA از نظر پارامترهای ارزیابی شبکه با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج نشان می‌دهند که بکارگیری D-EDCA عملکرد سرویسهای VoIP را در مقایسه با EDCA بطور قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A new dynamic EDCA mechanism to improve VoIP services in 802.11ac networks

نویسنده [English]

  • Mina Malekzadeh
hakim sabzevari university
چکیده [English]

Due to real-time nature of multimedia data, the 802.11ac standard applies the EDCA method to prioritize different types of traffics. The EDCA method supports four different access categories each with its own queue so that the highest priority is assigned to voice packets. However, the EDCA method only works well when the amount of voice packets is small compared to other types of traffics. As the density of the voice packets increases, the collision among them increases which results in delay and loss ratio increasing. This in turn can highly degrade the quality of the VoIP service. To address this EDCA issue, a new dynamic model called D-EDCA is proposed in this work. The new D-EDCA model provides a deterministic QoS by continually monitoring the voice packets and their corresponding queue to dynamically adjust the corresponding parameters when the density of the voice packets is above a threshold. The D-EDCA model is designed and implemented using NS3 simulator tool. Furthermore, in order to validate and compare the performance of the proposed D-EDCA with the conventional EDCA, a learning-based framework is designed that operates in three phases in the uplink mode of 802.11ac network. The results prove that the D-EDCA model can highly improve VoIP communication compared to the conventional EDCA in terms of network metrics.

کلیدواژه‌ها [English]

  • 802.11ac
  • EDCA
  • MIMO
  • channelization
  • VoIP
  • guard interval

مراجع

[1] سیده سمیرا محمدی و محمود دی پیر، "ارائه الگوریتم فرا ابتکاری جدید بر اساس جستجوی ممنوعه برای حل مسئله زمان­بندی وظایف در سیستم مبتنی بر محاسبات ابری و مه"، مجله مدل­سازی در مهندسی، آذر 1398.
[2] علی احمدیان رمکی، عباس رسولزادگان و عباس جوان جعفری، "تشخیص نفوذ مبتنی بر مدل­‌های‌ مخفی مارکوف: روش­‌ها، کاربرد­ها و چالش­‌ها"، مجله مدل­سازی در مهندسی، دوره 16، شماره 53، تابستان 1397، صفحه 183-206.
[3] فائزه میرزائی، علی اکبر پویان و سعیده فردوسی، "شبیه­‌سازی و پیاده‌­سازی وظایف دوری از موانع و همگام‌­سازی با استفاده از تئوری کنترل سوپر­وایزری احتمالی و زمان‌­دار در رباتیک جمعی"، مجله مدل­سازی در مهندسی، دوره 16، شماره 55، زمستان 1397، صفحه 175-190.
[4] P.V. Kumari and P. C. Reddy, "Performance Evaluation of IEEE 802.11e EDCA using QUALNET", International Journal of Computer Applications, Vol. 155, No.1, 2016, pp.11 – 15.
[5] R. Kitahara, K. Doi, and T. Iimura, "Optimum Parameters for VoIP in IEEE 802.11e Wireless LAN", APAN Network Research Workshop, 2007.
[6] S. Son, K.J. Park, and E.C. Park. "Medical-Grade, Channel Access and Admission Control in 802.11e EDCA for Healthcare Applications", PLoS ONE, Vol. 11, (8): e0160052. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0160052, 4 August 2016.
[7] R. Karmakar, S. Chattopadhyay, and S. Chakraborty, "Impact of IEEE 802.11n/ac PHY/MAC High Throughput Enhancements over Transport/Application Layer Protocols – A Survey", Communication Surveys and Tutorials, Vol. 19, No. 4, 2017, pp. 2050 – 2091.
[8] S. Mammeri, M. Yazid, L. B. Medjkoune, and A. Mazouz, "Performance study and enhancement of multichannel access methods in the future generation VHT WLAN", Elsevier Future Generation Computer Systems, Vol. 79, part. 2, Feb 2018, pp. 543 – 557.
[9] O. Bejarano, E. W. Knightly, and M. Park, "IEEE 802.11ac: From Channelization to Multi-User MIMO", IEEE Communications Magazine, Vol. 51, Issue. 10, October 2013, pp.84 – 90.
[10] S. Byeon, c. Yang, O. Lee, K. Yoon, and S. Choi, "Enhancement of Wide Bandwidth Operation in IEEE 802.11ac Networks" ICC Wireless communications symposium, 2015, pp. 1547 – 1552.
[11] Z. Shah, S. Rau, and A. Baig, "Throughput Comparison of IEEE 802.11ac and IEEE 802.11n in an Indoor Environment with Interference", international telecommunication networks and applications conference, 2015, pp.196 – 201.
[12] S. Chaudhary, A. J. Patil, and A. V. Yadao, "WLAN-IEEE 802.11ac: Simulation and Performance Evaluation with MIMO-OFDM", Conference on Advances in Signal Processing (CASP), 2016, pp.440 – 445.
[13] J. C. Chen and K. W. Cheng, "EDCA/CA: Enhancement of IEEE 802.11e EDCA by Contention Adaption for Energy Efficiency", IEEE transaction on wireless communications, Vol. 7, No. 8, 2008.
[14] C. Chen, H. Zaho, H. Xiang, C. Sun, J. Sui, L. Jhu, S. Wnag, L. Cong, and Y. Zhou, "A QoS Enhancement Scheme through Joint Control of Clear Channel Assessment Threshold and Contending Window for IEEE 802.11e Broadcasting", Hindawi Mobile Information Systems, Vol. 2017, 2017.
[15] N. Tiwari and O.P. Rishi, "Improved VoIP QoS over Wireless Networks", International Journal of Advanced Research in Computer Science, Vol.8, No. 5, pp. 959 – 963, 2017.
 [16] Khadrah, Z. Zakaria, M. Othman, and M. S. I. M. Zin, "Markov Chain Model and Performance Enhancement for EDCA Protocol", Journal of Communications, Vol. 11, No. 8, pp. 748 – 757, August 2016.
[17] S. M. Sheikh, R. Wolhuter, and H. A. Engelbrecht, "The Impact of Transmission Opportunity (TXOP) on the Performance of Priority based Contention based Scheduling Strategies in Multi-Hop Mesh Networks", Proceeding of the 13th International Joint Conference on e-Business and Telecommunications, 2016, pp.113 – 120.
[18] Z. Hu, X. Wen, Z. Li, Z. Lu, and W. Jing, "Modeling the TXOP Sharing Mechanism of IEEE 802.11ac Enhanced Distributed Channel Access in Non-Saturated Conditions", IEEE communications letters, Vol. 19, No. 9, 2015, pp. 1576 – 1579.
[19] E. Charfi, L. Chaari, S. Benhlima, and L. Kamoun, "IEEE 802.11ac TXOP sharing technique: Performance evaluation", 12th Annual Conference on Wireless On-demand Network Systems and Services (WONS), 2016.
[20] G. Z. Khan, R. Gonzalez, E. C. Park, X. W. Wu, "Analysis of Very High Throughput (VHT) at MAC and PHY Layers under MIMO Channel in IEEE 802.11ac WLAN", ICACT Transactions on Advanced Communications Technology (TACT), Vol. 5, No. 4, 2016.
[21] R. Karmakar, P. Swain, S. Chattopadhyay, and S. Chakraboty, "Performance Modeling and Analysis of High Throughput Wireless Media Access with QoS in Noisy Channel for Different Traffic Conditions", IEEE 8th International Conference on Communication Systems and Networks (COMSNETS), 2016.
[22] S. Chakraborty and S. Chattopadhyay, "ES2: Managing Link Level Parameters for Elevating Data Rate and Stability in High Throughput WLAN", 8th International Conference on Communication Systems and Networks (COMSNETS), 2016.
[23] Jonsson, D. Akerman, and E. Fitzgerald, "Modeling, Implementation and Evaluation of IEEE 802.11ac in NS-3 for Enterprise Networks", Wireless Days (WD), 2016.
[24] Y. Daldoul, D. E. Meddour, and A. Ksentini, "IEEE 802.11ac: Effect of Channel Bonding on Spectrum Utilization in Dense Environments", ICCC Mobile and Wireless Networking, 2017.
مدل سازی در مهندسی
دوره 18، شماره 61
تیر 1399
صفحه 21-34

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 23 آذر 1398
  • تاریخ بازنگری: 14 بهمن 1398
  • تاریخ پذیرش: 16 بهمن 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار