علوم رایانش و فناوری اطلاعات

طراحی مکانیزم بهینه ارسال بسته‌ها در شبکه‌های Slotted ALOHA مبتنی بر حذف تداخل غیرایده‌ال

نویسندگان

دانشکده مهندسی کامپیوتر، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

پروتکل IRSA یکی از روش‌های مناسب برای مدیریت دسترسی کاربران در ارتباطات ماشین به ماشین است. ایده اصلی در این پروتکل ارسال چندین کپی از هر بسته و استفاده از فرآیند حذف تداخل است. در مطالعات انجام شده تاکنون، توزیع درجه‌ بهینه تعداد تکرار بسته‌ها با فرض ایده‌ال بودن حذف تداخل استخراج شده است. اما این احتمال وجود دارد که حذف تداخل ایده‌ال اجرا نشود؛ یعنی پس از کدگشایی یک بسته، اثر آن و همچنین کپی‌های مربوطه به‌طور کامل از فریم حذف نشود. این موضوع باعث کاهش گذردهی شبکه می-شود. در این مقاله دو مدل مختلف از حذف تداخل را که از نظر معیار لازم برای کدگشایی متفاوت هستند در نظر می‌گیریم. سپس بیشینه‌سازی گذردهی IRSA را با فرض غیرایده‌ال بودن حذف تداخل برای این دو مدل انجام می‌دهیم. در این راستا ابتدا احتمال از بین رفتن یک بسته را در هر یک از دو مدل مفروض استخراج می‌کنیم. سپس با استفاده از آن، توزیع درجه‌های بهینه‌ی تعداد کپی‌های ارسالی کاربران را بدست می‌آوریم. نتایج نشان می‌دهد در هر دو مدل توزیع‌های بدست آمده در این مقاله دارای گذردهی بیشتری نسبت به توزیع‌های دیگر از جمله توزیع‌های مبتنی بر فرض حذف تداخل ایده‌ال هستند

کلیدواژه‌ها

  • [1] H. Lin, “Studies on Power Allocation for Multiple Access with Successive Interference Cancellation,” The University of Electro-Communications, 2016.
  • [2] T. Akyildiz and T. M. Duman, “Irregular repetition ALOHA with packet length diversity,” 2019 IEEE Glob. Commun. Conf., pp. 1–6, 2019.
  • [3] G. Liva, “Graph-Based Analysis and Optimization of Contention Resolution Diversity Slotted ALOHA,” IEEE Trans. Commun., vol. 59, no. 2, pp. 477–487, 2011.
  • [4] G. L. Choudhury and S. S. Rappaport, “Diversity ALOHA–A Random Access Scheme for Satellite Communications,” IEEE Trans. Commun., vol. 31, no. 3, pp. 450-457ccc, 1983.
  • [5] E. Casini, R. De Gaudenzi, and O. Del Rio Herrero, “Contention resolution diversity slotted ALOHA (CRDSA): An enhanced random access scheme for satellite access packet networks,” IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 6, no. 4, pp. 1408–1419, 2007.
  • [6] A. Mengali, R. De Gaudenzi, and C. Stefanovic, “On the Modeling and Performance Assessment of Random Access with SIC,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 36, no. 2, pp. 292–303, 2018.
  • [7] T. Nonaka, T. Fujii, O. Takyu, and M. Ohta, “Adapting the number of replicas in the E-IRSA system using the power control,” Int. Conf. Inf. Netw., pp. 787–792, 2020.
  • [8] A. Zanella and M. Zorzi, “Theoretical Analysis of the Capture Probability in Wireless Systems with Multiple Packet Reception Capabilities,” IEEE Trans. Commun, vol. 60, no. 4, pp. 1058–1071, 2012.
  • [9] Č. Stefanović, M. Momoda, and P. Popovski, “Exploiting capture effect in frameless ALOHA for massive wireless random access,” IEEE Wirel. Commun. Netw. Conf. WCNC, vol. 2, pp. 1762–1767, 2014.
  • [10] F. Clazzer, E. Paolini, I. Mambelli, and C. Stefanovic, “Irregular repetition slotted ALOHA over the Rayleigh block fading channel with capture,” IEEE Int. Conf. Commun., pp. 1–6, 2017.
  • [11] S. Alvi, S. Durrani, and X. Zhou, “Enhancing CRDSA with Transmit Power Diversity for Machine-Type Communication,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 67, no. 8, pp. 7790–7794, 2018.
  • [12] X. Shao, Z. Sun, M. Yang, S. Gu, and Q. Guo, “NOMA-Based Irregular Repetition Slotted ALOHA for Satellite Networks,” IEEE Commun. Lett., vol. 23, no. 4, pp. 624–627, 2019.
  • [13] X. Chen, R. Jia, C. Zhong, D. Wing, K. Ng, and Z. Zhang, “Massive Access in the Presence of Imperfect Successive Interference Cancellation,” 2018 10th Int. Conf. Wirel. Commun. Signal Process., pp. 1–6, 2018.
  • [14] Q. Lin and M. A. Weitnauer, “Practical Residual Interference after Cancellation for Constant Envelope Modulation with Data-Aided Synchronization,” IEEE Access, vol. 6, pp. 69230–69241, 2018.
  • [15] K. Zidane, J. Lacan, M. L. Boucheret, and C. Poulliat, “Improved channel estimation for interference cancellation in random access methods for satellite communications,” 7th Adv. Satell. Multimed. Syst. Conf. 13th Signal Process. Sp. Commun. Work., pp. 73–77, 2014.
  • [16] K. Zidane et al., “Effect of residual channel estimation errors in random access methods for satellite communications,” IEEE Veh. Technol. Conf., pp. 1–5, 2015.
  • [17] M. G. Luby, M. Mitzenmacher, and M. A. Shokrollahi, “Analysis of random processes via And-Or tree evaluation,” Proc. Annu. ACM-SIAM Symp. Discret. Algorithms, vol. 98, pp. 364–373, 1998.
  • [18] A. Stajkic, F. Clazzer, and G. Liva, “Neighbor discovery in wireless networks: A graph-based analysis and optimization,” 2016 IEEE Int. Conf. Commun. Work. ICC, pp. 511–516, 2016.
  • [19] R. Storn and K. Price, “Differential Evolution - A Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces,” J. Glob. Optim., vol. 11, no. 4, pp. 341–359, 1997.
  • [20] A. Hazra, “Using the confidence interval confidently,” J. Thorac. Dis., vol. 9, pp. 4125–4130, 2017.
علوم رایانش و فناوری اطلاعات
دوره 18، شماره 2
پاییز و زمستان
آذر 1399