An Integrated Services MAC Protocol for Local Wireless Services

Παρουσίαση με θέμα: "An Integrated Services MAC Protocol for Local Wireless Services"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 An Integrated Services MAC Protocol for Local Wireless Services
Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

2 Εισαγωγή (1) Τοπικά συστήματα ασύρματης πρόσβασης (LWAS)
Τάση «συγχώνευσης» δεδομένων και φωνής στο ίδιο κανάλι Πρωτόκολλο MAC (medium access control) Διαφοροποίηση χαρακτηριστικών ανάλογα με το μεταδιδόμενο είδος πληροφορίας Φωνή Δεδομένα Περιοδική Δημιουργία και Μετάδοση πακέτων R-ALOHA Reservation Slots μέχρι το τέλος του TalkSpurt!!! Απουσία ανταγωνισμού για μετάδοση. Ύπαρξη bursts ALOHA Reservation: Χρήση Reservation Channel Mini-Slots Κράτηση πολλαπλών large slots οποιαδήποτε στιγμή Κράτηση μόνο για ένα frame!!! Η ασύρματη πρόσβαση σε δίκτυα επικοινωνιών είναι ένας τομέας που τα τελευταία χρόνια παρουσιάζει μεγάλη ανάπτυξη. Τα τοπικά συστήματα ασύρματης πρόσβασης ή local wireless access systems, αποτελούν μία σημαντική λύση για την δικτύωση επιμέρους δικτύων όπως LAN (local area network), MAN (metropolitan area networks), WAN (wide area network) κλπ. Δεδομένου ότι επικρατεί μία τάση για «συγχώνευση» δεδομένων και φωνής στο ίδιο κανάλι διαφαίνεται η ανάγκη υποστήριξης τέτοιων ολοκληρωμένων υπηρεσιών και από τα ασύρματα δίκτυα ειδικά στην περίπτωση που τα LWAS χρησιμοποιούνται ως συστήματα πρόσβασης σε συνδρομητικές υπηρεσίες. Το σχήμα που συντονίζει τις πολλαπλές προσβάσεις σε ένα κοινό μέσο είναι το πρωτόκολλο MAC. Στο paper αυτό επικεντρωνόμαστε κυρίως στο πρωτόκολλο αυτό, το οποίο υποστηρίζει ολοκληρωμένες υπηρεσίες φωνής/δεδομένων. Στα δίκτυα ολοκληρωμένων υπηρεσιών τα χαρακτηριστικά μετάδοσης για την φωνή είναι τελείως διαφορετικά από τα αντίστοιχα για τα δεδομένα. Έτσι η μετάδοση της φωνής αντέχει μικρές απώλειες όχι όμως και μεγάλες καθυστερήσεις, ενώ η μετάδοση των δεδομένων είναι ευαίσθητη κυρίως σε απώλειες. Για τον λόγο αυτό στην μετάδοση δεδομένων προτιμώνται δίκτυα διαμεταγωγής πακέτου εν αντιθέσει με την μετάδοση φωνής που προτιμώνται δίκτυα διαμεταγωγής κυκλώματος. Στην περίπτωση των συστημάτων φωνής τα πακέτα δημιουργούνται & μεταδίδονται περιοδικά και το πρωτόκολλο που προτιμάται είναι το R-Aloha διότι από την στιγμή που μία πηγή αποκτήσει πρόσβαση σε ένα slot αυτό κρατείται μέχρι το τέλος του talkspurt κάτι που εξασφαλίζει την αποφυγή ανταγωνισμού. Το πρωτόκολλο αυτό κατά κάποιο υποστηρίζει και προσομοιάζει τις υπηρεσίες διαμεταγωγής κυκλώματος. Στην περίπτωση των συστημάτων δεδομένων όπου εκεί η πληροφορία μπορεί να παρουσιάζει εκρήξεις (bursts) προτιμάται το ALOHA Reservation, το οποίο χρησιμοποιεί ένα reservation channel στο οποίο μπορούν να κάνουν κράτηση οι πηγές οσαδήποτε large slots επιθυμούν για ένα, όμως, μόνο frame. Άρα το Aloha Reservation κατά κάποιο τρόπο υποστηρίζει και προσομοιάζει τις υπηρεσίες διαμεταγωγής πακέτου. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

3 Εισαγωγή (2) Υβριδικές τεχνικές συστημάτων διαμεταγωγής κυκλώματος και διαμεταγωγής πακέτων. Ανάπτυξη ενός πρωτόκολλου MAC και πιστοποίηση με προσομοίωση σε Η/Υ Οργάνωση επόμενων διαφανειών: Ανάπτυξη μοντέλου Λειτουργία του υβριδικού Aloha-Reservation/R-Aloha (HAR) Πιστοποίηση HAR σε LWAS Σχέση HAR με τα άλλα πρωτόκολλα MAC Συμπεράσματα Μέχρι σήμερα έχουν κυκλοφορήσει πολλές παραλλαγές υβριδικών τεχνικών που χρησιμοποιούνται για τα συστήματα διαμεταγωγής κυκλώματος και διαμεταγωγής πακέτων. Το θέμα της παρουσίασης κινείται στο κλίμα αυτό καθώς ασχολείται με την ανάπτυξη ενός πρωτόκολλου MAC για τις ολοκληρωμένες υπηρεσίες φωνής και δεδομένων και την πιστοποίησή του με προσομοιώσεις σε Η/Υ. Η οργάνωση των διαφανειών που ακολουθούν έχει ως εξής: αρχικά θα μιλήσουμε για το μοντέλο του υβριδικού πρωτοκόλλου, την λειτουργία του, ενώ έπειτα θα δούμε πώς έγινε η πιστοποίηση και τί σχέση έχει με τα άλλα πρωτόκολλα MAC. Τέλος, θα μιλήσουμε για κάποια συμπεράσματα που ανάγονται από την χρήση του πρωτοκόλλου αυτού. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

4 Το μοντέλο (1) Κεντρικοποιημένο vs. Αποκεντρικοποιημένα LWAS Βάση:
Κεντρικός σταθμός Μέρος ενός backbone Gateway LWAS και του υπόλοιπου δικτύου Τερματικά: Φωνής Δεδομένων Ολοκληρωμένων υπηρεσιών (φωνή + δεδομένα) Μέσο μετάδοσης: RF ή Υπέρυθρες. Δύο λογικές ζεύξεις: “Downlink”: μετάδοση πληροφορίας για την κίνηση και τον έλεγχο αυτής. “Uplink”: μετάδοση πληροφορίας σχετικά με την κίνηση από το τερματικό προς την βάση. Πολυπλεξία FDD (στην συχνότητα) TDD (στον χρόνο) Ένα κεντρικοποιημένο LWAS αποτελείται από έναν σταθμό βάσης ή απλά, μια βάση και πολλά τερματικά γύρω, γύρω. Στην άλλη πλευρά ένα αποκεντρικοποιημένο σύστημα αποτελείται από πολλά peer 2 peer τερματικά χωρίς κάποια βάση. Ωστόσο η κεντρικοποιημένη διάταξη είναι πιο κατάλληλη για τα LWAS για λόγους ασφάλειας, ταχύτητας μετάδοσης κλπ. Στην παρουσίαση αυτή θα εξετάσουμε ένα LWAS κεντρικοποιημένης διάταξης. Η βάση παίζει το ρόλο του κεντρικού σταθμού του LWAS. Συνήθως είναι μέρος ενός δικτύου backbone το οποίο μπορεί να είναι LAN, MAN κλπ. Στην περίπτωση αυτή παίζει το ρόλο του gateway μεταξύ των τερματικών και του υπόλοιπου δικτύου. Όσον αφορά στα τερματικά αυτά μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: τα τερματικά φωνής (πχ τηλέφωνα), τα τερματικά δεδομένων (πχ φορητούς υπολογιστές), και εκείνα που παρέχουν ολοκληρωμένες υπηρεσίες (πχ τερματικά ISDN). Το μέσο μετάδοσης στο LWAS μπορεί να είναι είτε υπέρυθρες είτε RF. Σε κάθε περίπτωση τα τερματικά επικοινωνούν με την βάση χρησιμοποιώντας δύο λογικές ζεύξεις: μία για την μετάδοση πληροφορίας προς τα τερματικά σχετικά με την κίνηση αλλά και τον έλεγχο αυτής και μία για την μετάδοση της σχετικής κίνησης (ως προς ένα τερματικό) από το τερματικό προς την βάση. Η πρώτη ονομάζεται “downlink” , ενώ η δεύτερη “uplink”. Τέλος θα πρέπει να τονιστεί ότι ανάλογα με την μέθοδο πολυπλεξίας χρησιμοποιούμε ίδια (πολυπλεξία στον χρόνο) ή διαφορετική συχνότητα (πολυπλεξία στη συχνότητα). Στην παρουσίαση αυτήν θα ασχοληθούμε με το “uplink” θεωρώντας ότι η πολυπλεξία γίνεται στην συχνότητα. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

5 Το μοντέλο (2) Χαρακτηριστικά φωνής: Χαρακτηριστικά τερματικού:
«απλή συνομιλία» 40% του χρόνου: λόγος (talkspurts) 60% του χρόνου: ησυχία Δημιουργία πακέτων μόνο στα talkspurts Χαρακτηριστικά τερματικού: Τερματικά φωνής Μικρό buffer μετάδοσης Τερματικά δεδομένων Μεγαλο buffer μετάδοσης Πριν συνεχίσουμε με την περιγραφή λειτουργίας του HAR θα πρέπει να τονιστεί ότι θεωρούμε ότι η κίνηση στα τερματικά φωνής προέρχεται από απλή συνομιλία. Έρευνες έχουν δείξει ότι στις περιπτώσεις απλής συνομιλίας κάθε συμμετέχων μιλά στο 40% μόνο του διαθέσιμου χρόνου, ενώ στο υπόλοιπο 60% παραμένει ήσυχος. Είναι λογικό τα πακέτα να δημιουργούνται μόνο στα talkspurts. Όσον αφορά στα τερματικά, αυτά διαθέτουν μία μνήμη (buffer) μετάδοσης το οποίο στα μεν τερματικά φωνής είναι μικρό δεδομένου ότι μεγάλο μέγεθος δεν έχει νόημα όταν κρίσιμος παράγοντας στην μετάδοση είναι η καθυστέρηση και όχι τόσο η απώλεια, ενώ στα δε τερματικά δεδομένων είναι μεγάλο προκειμένου να αποφευχθεί το μπλοκάρισμα της δημιουργίας πακέτων σε περιπτώσεις που το buffer γεμίσει (εδώ παίζει ρόλο η απώλεια και όχι η καθυστέρηση) 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

6 Περιγραφή πρωτοκόλλου (1)
Δομή πλαισίου του καναλιού “upload” Προκαθορισμένο μέγεθος πλαισίου (frame) Υποπλαίσια R και Τ Minislots ΝMS, Slots NTS (tx-slots), Περιθώριο Mrg Tx-slots Slots φωνής Slots δεδομένων Στο πρωτόκολλο HAR η ροή των bits του καναλιού uplink χωρίζεται σε προκαθορισμένου μήκους πλαίσια (frames), ορισμένου με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι ιδανικό για την μεταφορά υπηρεσιών φωνής. Κάθε πλαίσιο υποδιαιρείται σε στα υποπλαίσια R και Τ. Το πρώτο χρησιμοποιείται για την κράτηση ενώ το δεύτερο για την μετάδοση της πληροφορίας. Το υποπλαίσιο R υποδιαιρείται με την σειρά του σε minislots NMS, ενώ το Τ σε μεγαλύτερα τμήματα, τα slots NTS. Τέλος στα σημεία εναλλαγής των minislots με slots και αντίστροφα υπάρχουν περιθώρια (mrg). Τα tx-slots διακρίνονται σε δύο τύπους: τα slots φωνής και τα slots δεδομένων. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

7 Περιγραφή πρωτοκόλλου (2)
Δεδομένα Πακέτου Είδος μεταφερόμενου πακέτου Πληροφορία (μεταφερόμενο πακέτο φωνής ή δεδομένων) Δεδομένα για τον συγχρονισμό, την προστασία κλπ Κάθε Tx-Slot αποτελείται από δύο κύρια πεδία: το overhead που χρησιμοποιείται για θέματα συγχρονισμού, προστασίας δεδομένων κλπ και το πεδίο δεδομένων που φέρει το πακέτο. Το τελευταίο πεδίο υποδιαιρείται στα εξής πεδία: την επικεφαλίδα που περιγράφει το είδος του πακέτου (αν πρόκειται για φωνή ή δεδομένα) και το υποπεδίο πληροφορίας που φέρει τα δεδομένα του πακέτου. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

8 Περιγραφή πρωτοκόλλου (3)
Μini Slots: κράτηση tx-slots Αιτήσεις REQ Ταυτόχρονα REQ Σύγκρουση (Collision) Επιτυχής λήψη από την βάση με capture effect NTSR: O αριθμός των slots που μπορούν να κρατηθούν ανά πλαίσιο. NTSR = 1 στις περιπτώσεις φωνής 1≤NTSR<Rmax στις περιπτώσεις δεδομένων Class Of Reservation: Τύπος κράτησης (φωνή ή δεδομένα) Source Terminal Identification Number: αναγνωριστικό τερματικού Τα mini slots χρησιμοποιούνται για επιτυγχάνουμε την κράτηση των tx slots. Οποιοδήποτε τερματικό θελήσει να αποστείλει είτε δεδομένα είτε φωνή θα πρέπει πρωτύτερα μία αίτηση REQ. Κάθε mini slot αποτελείται από ένα overhead και ένα πεδίο που φέρει πληροφορίες σχετικά με την ταυτότητα του REQ. Οι πληροφορίες αυτές φιλοξενούνται σε τρία πεδία: τα SID, CORE και NTSR. Το πρώτο χρησιμοποιείται για να αναγνωρίζεται το τερματικό που κάνει την αίτηση , το δεύτερο για να αναγνωρίζεται το είδος της αίτησης (αν πρόκειται για δεδομένα ή φωνή), ενώ το τελευταίο για τον αριθμό των slots που θα γίνει η κράτηση. Στις κρατήσεις φωνής είναι πάντα 1 ενώ στις κρατήσεις δεδομένων από 1 έως και Rmax. Τέλος, στην περίπτωση που δύο τερματικά αποστείλουν ταυτόχρονα REQ τότε είτε προκαλείται σύγκρουση είτε ο βάση λαμβάνει σωστά την αίτηση με capture effect. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

9 Περιγραφή πρωτοκόλλου (4)
Δομή πλαισίου καναλιού downlink Υποπλαίσιο ελέγχου πρόσβασης (AC subframe) Υποπλαίσιο μετάδοσης (DT subframe) Όσον αφορά στην δομή των πλαισίων του καναλιού downlink, αυτά χωρίζονται σε δύο υποπλαίσια: το υποπλαίσιο ελέγχου πρόσβασης (access control subframe) και υποπλαίσιο μετάδοσης (downlink transmit subframe). To υποπλαίσιο ελέγχου πρόσβασης αποτελείται από τα πεδία Type Flags, Repeated Mini Slots, Global Queue Counter Value, REQ transmission probability (q) και Error Check Sequence. Τα πεδία αυτά θα τα δούμε αργότερα. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

10 Περιγραφή πρωτοκόλλου (5)
Λήψη Mini Slot από την βάση (κανάλι Uplink) Άμεση αναμετάδοση στο Downlink Αποκωδικοποίηση/επεξεργασία αίτησης REQ Περίπτωση σύγκρουσης: ακύρωση αναμετάδοσης Χρόνος μεταξύ των Mini Slots Τουλάχιστον ίσος με RTT + tαποκωδ/σης Όταν η βάση λαμβάνει αίτηση Req από το uplink τότε προβαίνει παράλληλα στις εξής ενέργειες: 1. Αναμεταδίδει άμεσα το REQ στο κανάλι downlink ώστε να ενημερωθούν τα άλλα τερματικά. 2. Αποκωδικοποιεί και επεξεργάζεται το περιεχόμενο της αίτησης. Σε περίπτωση σύγκρουσης τότε ακυρώνεται η αναμετάδοση. Τέλος, προκειμένου να ξέρει ένα τερματικό το αποτέλεσμα της αίτησή του θα πρέπει ο χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών mini slots να είναι τουλάχιστον ίσος με τον μέγιστο χρόνο round trip συν τον χρόνο που απαιτείται για την επεξεργασία. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

11 Περιγραφή πρωτοκόλλου (6)
Διάκριση είδους Tx – Slot Η βάση ένα πλαίσιο μπροστά: Όσο λαμβάνει ένα υποπλαίσιο T υπολογίζει το είδος του επομένου υποπλαισίου. Type Register Αντιγραφή από το πεδίο TF του υποπλαισίου AC Για κάθε r. REQ φωνής μετατρέπει το πρώτο slot δεδομένων στο προς αποστολή υποπλαίσιο T σε slot φωνής (αλλάζει δηλαδή το ‘0’ στον Type Register σε ‘1’) Ολοκλήρωση λήψης repeated REQ = Ολοκλήρωση δομής του προς αποστολή υποπλαισίου Τ Προηγ. Slot Επόμ. Slot Type Flag Φωνή ‘1’ Δεδομένα ‘0’ Κενό Τα τερματικά θα πρέπει να είναι σε θέση να ξέρουν τι είδους πληροφορία θα μεταδώσουν στο υποπλαίσιο T πριν ξεκινήσει η αποστολή του. Γι’ αυτό η βάση είναι πάντα ένα πλαίσιο μπροστά καθώς όσο λαμβάνει ένα υποπλαίσιο Τ αυτή υπολογίζει την δομή του επόμενου. Αν λάβει φωνή θεωρεί ότι το slot αυτό και στο επόμενο πλαίσιο θα φέρει φωνή ενώ αν λάβει κενό ή δεδομένα θεωρεί ότι στο επόμενο πλαίσιο στην θέση αυτή θα υπάρχουν δεδομένα. Έτσι, υπολογίζει το πεδίο TF στο κανάλι downlink με μία τιμή η οποία δημιουργείται θέτοντας το bit ‘1’ για φωνή και το bit ‘0’ για δεδομένα. Από την πλευρά του κάθε τερματικό φέρει έναν καταχωρητή, τον type register στον οποίο αντιγράφεται η τιμή του πεδίου TF ενώ στην συνέχεια μεταβάλλεται με τον εξής τρόπο: για κάθε λαμβανόμενο repeated REQ φωνής αλλάζει το πρώτο μηδενικό bit σε 1, γίνεται δηλαδή το αντίστοιχο slot στο προς αποστολή υποπλαίσιο T, slot φωνής. Με την ολοκλήρωση της λήψης όλων των repeated REQ θα έχει ολοκληρωθεί και η δομή του προς αποστολή υποπλαισίου Τ. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

12 Περιγραφή πρωτοκόλλου (7)
Εποπτικά: 1 1 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

13 Περιγραφή πρωτοκόλλου (8)
Μετάδοση φωνής Εξασφάλιση ενός slot ανά πλαίσιο (κανάλι φωνής) Νέο TalkSpurt – Κατάσταση “Reservation Trial” Πιθανότητα μετάδοσης αίτησης REQ για φωνή: q Περίπτωση αποτυχίας Προσπάθεια στο επόμενο Mini Slot (ακόμα και του ίδιου πλαισίου) Καμία προσπάθεια αν όλα τα slots είναι κατειλημμένα από φωνή. Κατάσταση “Reservation” Μετατροπή του slot σε slot φωνής από το παρόν πλαίσιο. Μετάδοση όσο διαρκεί το TalkSpurt πάντα στο ίδιο Slot Το τέλος του TalkSput δημιουργεί άδειο slot το οποίο ανακαλύπτεται από την βάση και χαρακτηρίζεται ως slot δεδομένων Κατά την διάρκεια που ένα τερματικό βρίσκεται σε κατάσταση talkspurt δημιουργεί περιοδικά πακέτα τα οποία μεταδίδονται ανά πλαίσιο. Τονίζεται ότι η διάρκεια του πλαισίου είναι κατά τέτοιο τρόπο επιλεγμένη ώστε να ταιριάζει με την περίοδο δημιουργίας των πακέτων που αναφέρθηκαν. Κάθε φορά που ξεκινά νέο talkspurt γίνεται μία προσπάθεια για εξασφάλιση ενός slot ανά πλαίσιο (δεν επιτρέπεται περισσότερο!). Το slot αυτό δημιουργεί το λεγόμενο κανάλι φωνής. Κάθε νέο talkspurt ωθεί το τερματικό στην κατάσταση Reservation Trial όπου αυτό προχωρά στην πρόσβαση σε κάποιο minislot με πιθανότητα q (το q βρίσκεται μέσα σε ένα από τα πεδία του downlink που έχει μεταδώσει η βάση). Αν δεν τα καταφέρει μπορεί να επιχειρίσει πρόσβαση ακόμα και στο ίδιο πλαίσιο. Αν όμως όλα τα slots είναι κατειλημμένα με φωνή τότε δεν συνεχίζει τις προσπάθειες. Σημειώνεται ότι στο στάδιο κράτησης στο οποίο μπαίνει μετά από μία επιτυχημένη μετάδοση REQ η μετατροπή του slot σε slot φωνής ξεκινά από εκείνη την στιγμή (ένα πλαίσιο πριν δηλαδή) και ο χαρακτηρισμός αυτός κρατά μέχρι το τέλος του TalkSpurt. Στο τέλος του TalkSpurt μεταδίδεται κενό slot κάτι που ενεργοποιεί την βάση ωθώντας την να το χαρακτηρίσει ως slot δεδομένων με τον τρόπο που είπαμε προηγουμένως. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

14 Περιγραφή πρωτοκόλλου (9)
Στάδιο Ησυχίας Στάδιο TalkSpurt ΨΩ Επιτυχής Κράτηση Έναρξη Talk Spurt Διακοπή Talk Spurt 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

15 Περιγραφή πρωτοκόλλου (10)
Μετάδοση δεδομένων Μεταβλητό μήκος Τεμαχισμός πληροφορίας σε πακέτα προκαθορισμένου μεγέθους. Κατάσταση “Idle” Κατάσταση “Reservation Trial” Πιθανότητα επιτυχημένης αποστολής REQ: p Δυνατότητα κράτησης μέχρι Rmax slots Κοινή ουρά “Global Queue” Εξυπηρέτηση FIFO Μετρητές τερματικού Global Queue Counter (GQ) CountDown (CD) Local Queue (LQ) Γενικά, το μήκος ενός μηνύματος δεδομένων είναι μεταβλητό. Προκειμένου να μεταδοθεί ένα τέτοιο μήνυμα προηγείται ο τεμαχισμός του σε πακέτα προκαθορισμένου μεγέθους. Ένα τερματικό βρίσκεται στην κατάσταση idle όταν δεν έχει να μεταδώσει τίποτα. Σε αντίθετη περίπτωση εισέρχεται στην φάση Reservation Trial. Εκεί προσπαθεί να μεταδώσει επιτυχώς REQs. Ένα REQ μπορεί να μεταδοθεί επιτυχώς με πιθανότητα p, ενώ υπενθυμίζεται ότι κάθε τερματικό μπορεί να μεταδώσει μέχρι Rmax REQs. Υπάρχει μία κοινή ουρά σε όλο το σύστημα που λέγεται Global Queue, για την κράτηση των slots δεδομένων η οποία μάλιστα ακολουθεί το μοντέλο εξυπηρέτησης FIFO. Επίσης κάθε τερματικό φέρει 3 μετρητές: Ο Global Queue Counter ο οποίος κρατά το σύνολο των κρατήσεων σε όλο το σύστημα. Ο Countdown ο οποίος κρατά τα slots που έχουν κρατηθεί για το εν λόγω τερματικό Ο Local Queue ο οποίος κρατά τον αριθμό των κρατήσεων που έγιναν αλλά δεν έχουν ακόμα εξυπηρετηθεί (χρησιμοποιηθεί). 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

16 Περιγραφή πρωτοκόλλου (11)
Αύξηση GQ σε κάθε REQ κατά NTSR και μείωση για κάθε slot δεδομένων στο υποπλαίσιο Τ. GQ και στην βάση: εκπομπή μέσω του υποπλαισίου AC. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

17 Περιγραφή πρωτοκόλλου (12)
Κατάσταση “Countdown” (Επιτυχημένη μετάδοση REQ) Αντιγραφή GQ στον CD Αύξηση GQ Αρχικοποίηση LQ με NTSR Μείωση CD για κάθε slot δεδομένων Μηδενισμός CD = Εισαγωγή στην Κατάσταση “Transmission” Κατάσταση “Transmission” Μετάδοση πακέτων Μείωση LQ για κάθε μεταδιδόμενο πακέτο Όταν LQ μηδενιστεί έλεγχος στο buffer Κατάσταση “Idle” ή Κατάσταση “Reservation Trial” Μετά από κάθε επιτυχημένη μετάδοση REQ(s) εισερχόμαστε στην Countdown state στην οποία πριν αυξηθεί η τιμή του Global Counter αντιγράφεται η τιμή του στον Countdown και αρχικοποιείται η τιμή του Local Queue Counter με την τιμή του NTSR (τον αριθμό δηλαδή των slots που έγιναν κράτηση). Ο Global Counter. Για κάθε άλλο slot δεδομένων μειώνουμε την τιμή του Countdown counter και όταν αυτός φθάσει στο μηδέν προχωράμε στην transmission state προκειμένου να μεταδώσουμε όλα τα πακέτα. Για κάθε μεταδιδόμενο πακέτο μειώνουμε τον Local Queue. Όταν ο Local Queue φθάσει στο μηδέν τότε μεταβαίνουμε στο Idle State εάν και το buffer είναι άδειο, διαφορετικά στην reservation trial για νέες κρατήσεις προκειμένου να μεταδοθούν και τα εναπομείναντα πακέτα στο buffer. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

18 Περιγραφή πρωτοκόλλου (13)
27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

19 Περιγραφή πρωτοκόλλου (14)
Η διαδικασία διεκδίκησης των minislots Πιθανότητα μετάδοσης αίτησης REQ τερματικού: q q≤1 Φωνητικά τερματικά: qαρχικό = 1 Μετά από την μετάδοση κάθε υποπλαισίου R: q αρχικοποιείται με την τιμή που υπάρχει στο υποπλαίσιο AC που εκπέμπεται από την βάση. Κατά την διάρκεια του επόμενου υποπλαισίου R: q αμετάβλητο (επιτυχής μετάδοση REQ) q’= 2q (ελεύθερο minislot) q’=q/2 (λάθος ή σύγκρουση) Όμοια διαδικασία υπολογισμού και στην βάση Η πιθανότητα επιτυχούς μετάδοσης ενός REQ από τερματικό φωνής αρχικοποιείται κατά την φάση εκκίνησης τους συστήματος στο 1 και σε καμία περίπτωση δεν μπορεί να το ξεπεράσει (ορισμός της πιθανότητας). Στο τέλος κάθε υποπλαισίου R η τιμή αυτή αρχικοποιείται και πάλι με την τιμή που υποδεικνύεται στο υποπλαίσιο AC, ενώ κατά την διάρκεια του επόμενου υποπλαισίου R παραμένει είτε αμετάβλητη, είτε διπλασιάζεται, είτε υποδιπλασιάζεται ανάλογα με το αν υπήρξε επιτυχής μετάδοση, ελεύθερο minislot ή κάποια σύγκρουση αντίστοιχα. Και η βάση από την πλευρά της υπολογίζει την τιμή αύτή με τον ίδιο τρόπο. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

20 Περιγραφή πρωτοκόλλου (15)
Τερματικά δεδομένων: Λήψη τιμής q από κάθε υποπλαίσιο AC Διαδικασία υπολογισμού τιμής ίδια με την περίπτωση φωνητικών τερματικών. Αρχικά p = q p = p/2 για κάθε αποτυχία Εν γένει p ≤ q Διαφορά p και q μεγάλη όσο περισσότερες αποτυχίες To p δεν διπλασιάζεται κατ’ αναλογία με το q σε περίπτωση κενού minislot: προτεραιότητα φωνής Γιατί πολλαπλασιασμός & διαίρεση με το 2;;; Διολίσθηση δυαδικών αριθμών (Shifting) Όσον αφορά στα τερματικά δεδομένων η διαδικασία είναι ίδια. Η τιμή του q λαμβάνεται από το υποπλαίσιο AC, εν συνεχεία η τιμή αυτή αντιγράφεται στο p το οποίο ανάλογα με την περίπτωση είτε παραμένει ως έχει (επιτυχής μετάδοση), είτε υποδιαιρείται (σύγκρουση). Μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι εν γένει ισχύει ότι p≤q, με την διαφορά μεταξύ τους να μεγαλώνει όσο σημειώνονται απώλειες. Τέλος βλέπουμε ότι στην περίπτωση των δεδομένων το p δεν διπλασιάζεται ποτέ γεγονός που επιδεικνύει την προτεραιότητα του πρωτόκολλου στη φωνή. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

21 Περιγραφή πρωτοκόλλου (16)
Εκτεταμένη κράτηση με χρήση επιπλέον minislots Πρόβλημα: Έντονος ανταγωνισμός για minislot: Μείωση πιθανότητας επιτυχούς κράτησης Μη ικανοποιητική διαχείριση tx-slots Μείωση απόδοσης Λύση: Εκτεταμένη κράτηση: Χρήση tx-slots ως minislots του επόμενου πλαισίου 1 tx–slot = πολλά minislots Στην περίπτωση που κάποια tx-slots είναι ελεύθερα και ξαφνικά υπάρξει μεγάλη ζήτηση για κρατήσεις τότε όπως είναι λογικό μειώνεται η πιθανότητα επιτυχούς κράτησης, ενώ δεν αποκλείεται η περίπτωση μετά το τέλος της διεκδίκησης να παραμείνουν ελεύθερα tx-slots και να υπάρχουν τερματικά με έτοιμα προς αποστολή πακέτα! Το παραπάνω σενάριο σημαίνει άμεση και κατακόρυφη μείωση της απόδοσης. Η λύση στο πρόβλημα που περιγράφτηκε μόλις δίνεται με την θεώρηση των επιπλέον minislots (extra minislots). Τα επιπλέον minislots κρατούνται στην θέση κάποιων κενών tx-slots και φυσικά χρξσιμοποιούνται μαζί με τα minislots του επομένου πλαισίου. Τέλος είναι λογικό δεδομένου του μεγάλου μεγέθους ενός tx-slot σε σύγκριση με εκείνο του minislot, σε κάθε tx-slot να μπορούν να «φιλοξενηθούν» πολλά επιπλέον minislots. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

22 Περιγραφή πρωτοκόλλου (17)
Η βάση μετά από κάθε υποπλαίσιο R Ξέρει όλες τις κρατήσεις του συστήματος (GC) Ξέρει τον τύπο των tx-slots που ακολουθούν Ορίζει τον Nconv τέτοιον ώστε... Επιπλέον minislots Συνεχόμενα Στο τέλος του υποπλαισίου T Μετά το τελευταίο tx-slot φωνής Νconv ≤ Νconvmax Χρήση μόνο από τερματικά δεδομένων Μείωση πολυπλοκότητας του καναλιού φωνής Προτεραιότητα στην φωνή Πιθανότητα p vs. Πιθανότητα q Καταστάσεις έντονης ζήτησης REQ Επιτυχία κράτησης επιπλέον minislots Μείωση ανταγωνιστικότητας στα κανονικά minislots Αποτυχία κράτησης στα επιπλεόν minislots Μείωση p άλλα όχι και q Μετά από κάθε υποπλαίσιο R η βάση είναι σε θέση να γνωρίζει τον Global Counter (GB, δηλαδή τις κρατήσεις όλου του συστήματος) καθώς και τον τύπο των tx-slots που ακολουθούν. Έχοντας τις παραπάνω πληροφορίες διαθέσιμες, ορίζει έναν αριθμό, τον Νconv τέτοιον ώστε τα επιπλέον minislots να είναι συνεχόμενα και μετά από το τελευταίο tx-slot φωνής και όσο το δυνατόν προς το τέλος του υποπλαισίου Τ. Ο αριθμός αυτός έχει ένα πάνω όριο ίσο με Νconvmax. Τονίζεται ότι τα επιπλέον slots μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο από τερματικά δεδομένων και αυτό προκειμένου να δοθεί προτεραιότητα στην φωνή και να μειωθεί η πολυπλοκότητα στο κανάλι μεταφοράς της. Αναφέρουμε προτεραιότητα στην φωνή διότι η πιθανότητα μεταφοράς REQ για δεδομένα, p ενημερώνεται κάθε φορά (και στα επιπλέον αλλά και στα κανονικά minislots) σε αντίθεση με την αντίστοιχη πιθανότητα για την φωνή η οποία ανανεώνεται μόνο στα κανονικά minislots. Έτσι λοιπόν σε κατάσταση έντονης ζήτησης και στην περίπτωση αποτυχίας κράτησης αλλά και στην περίπτωση επιτυχίας η φωνή βρίσκεται σε προτεραιότητα. Στην πρώτη περίπτωση μειώνεται το p αλλά όχι και το q καθώς αυτό παραμένει ανεπηρέαστο από τα επιπλέον minislots. Στην δεύτερη περίπτωση , που είναι και η πιο επιθυμητή απλά μειώνεται η ανταγωνιστικότητα στα κανονικά minislots. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

23 Περιγραφή πρωτοκόλλου (18)
Η βάση στο τέλος κάθε υποπλαισίου AC εκπέμπει τον αριθμό Νconv (στο σχήμα το πεδίο NC) ενημερώνοντας έτσι όλα τα τερματικά. Επίσης τα REQs που μεταδόθηκαν επιτυχώς με χρήση επιπλέον minislots επαναμεταδίδονται από αυτήν όπως φαίνεται στο σχήμα (πεδίο RES). Στο σχήμα του uplink φαίνεται παραστατικά η θέση των επιπλέον minislots. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

24 Περιγραφή πρωτοκόλλου (19)
Σύστημα διαχείρισης MAC Ανάκαμψη από προβλήματα λόγω εξασθένισης καναλιού. Προβληματική λήψη (υποπλαίσια AC) Ακολουθία ελέγχου λαθών (error check sequence – ECS) Σε περίπτωση λάθους Άκυρες κρατήσεις, αναβολή οποιασδήποτε αποστολής Αναμονή για επόμενο (ακέραιο) υποπλαίσιο AC Ενημέρωση του type register, Global Counter (GC) Νέα προσπάθεια για κρατήσεις Καμία επέμβαση στις μεταδόσεις άλλων τερματικών! Σε ένα περιβάλλον με πολλές ασύρματες συσκευές δεν είναι καθόλου σπάνιο η παρουσίαση προβλημάτων που σχετίζονται με παρεμβολές και γενικότερα, την εξασθένιση του σήματος του καναλιού. Αυτό έχει ως συνέπεια την λήψη υποπλαισίων AC με λάθη κάτι το οποίο δεν επηρεάζει μόνο ένα τερματικό αλλά όλα τα τερματικά. Προκειμένου να είμαστε σίγουροι για την λήψη ακέραιων υποπλαισίων AC χρησιμοποιούμε την ακολουθία ελέγχου λαθών (Error Check Sequence , ECS). Στην περίπτωση που αυτή υποδείξει ότι το υποπλαίσιο φέρει λάθη, τότε αμέσως ακυρώνονται όλες οι κρατήσεις και φυσικά αναβάλλεται κάθε προγραμματισμένη αποστολή πακέτων. Στην περίπτωση αυτή το τερματικό αναμένει μέχρι την λήψη του επόμενου ακέραιου υποπλαισίου προκειμένου να ενημερώσει τον type register του, τον Global Queue Counter του και να ξεκινήσει την διαδικασία κρατήσεων εκ νέου. Τονίζεται ότι δεν γίνεται καμία απολύτως επέμβαση στα υπόλοιπα τερματικά. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

25 Περιγραφή πρωτοκόλλου (20)
Εισαγωγή τερματικού & Απομάκρυνση Συχνό φαινόμενο Είδος tx-slots (φωνητικά τερματικά) Είδος tx-slots + τιμή Global Queue (GC) (τερματικά δεδομένων) Πολύ συχνό είναι επίσης και το φαινόμενο εισαγωγής και απομάκρυνσης ενός τερματικού στο σύστημα. Στην περίπτωση αυτή και εάν πρόκειται για τερματικό φωνής απαιτείται η γνώση του τύπου των tx-slots στο υποπλαίσιο Τ προκειμένου να γίνει εφικτή η εύρεση ενός ελεύθερου slot για μετάδοση φωνής. Στην περίπτωση που το τερματικό είναι δεδομένων πέρα από το είδος απαιτείται και η γνώση του Gobal Queue Counter που είναι κοινός για όλο το σύστημα. Τις πληροφορίες αυτές τις παίρνουμε στο πρώτο ακέραιο υποπλαίσιο AC που λαμβάνουμε. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

26 Η απόδοση του HAR (1) Προσομοίωση ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΣ ΤΙΜΗ
Ρυθμός καναλιού “Uplink” (B) 2 Mbps Χρόνος μεταξύ των slots 16 bytes (64 μs) Χρόνος συγχρονισμού για το slot 2 bytes Μέγεθος επικεφαλίδας πακέτου 4 bytes Μέγεθος REQ Ρυθμός κωδ/σης φωνής (Vcr) 32 Kbps Μέγεθος minislot (Lms) 22 bytes Διάρκεια πλαισίου (F) Μεταβλητό (ms) Μέγεθος υποπεδίου πληροφορίας στο tx-slot (Ls) Μεταβλητό (bytes) Μέγεθος tx-slot (Lts) # minislots/πλαίσιο (Νms) Μεταβλητό # tx-slots/πλαίσιο (Νts) Πριν μπούμε στην μελέτη της απόδοσης θα πρέπει να αναφέρουμε κάποια εισαγωγικά πράγματα σχετικά με τον τρόπο προσέγγισης. Η μελέτη της απόδοσης γίνεται με βάση την προσομοίωση. Στον πίνακα φαίνονται οι τιμές στις οποίες βασίστηκε αυτή. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

27 Μέγεθος υπεπεδίου πληροφορίας του tx-slot Άθροισμα υπόλοιπων υποπεδίων
Η απόδοση του HAR (2) Μέγεθος υπεπεδίου πληροφορίας του tx-slot Διάρκεια πλαισίου = f(ρυθμού γένεσης «φωνητικών» πακέτων) F=0,25(ms/byte)xLs Lts=Ls+22 bytes Περιθώρια: mrg RT = 1 minislot mrg TR>μήκους πεδίου TF Διάρκεια πλαισίου Άθροισμα υπόλοιπων υποπεδίων Μέγεθος tx-slot Το μήκος του πλαίσίου είναι επιλεγμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να «ακολουθεί» την γένεση των πακέτων από τα τερματικά φωνής. Πιο αναλυτικά, η διάρκεια πλαισίου είναι ίση με 0,25 (από τα 32 Kbps της φωνής) x το μήκος του υποπεδίου πληροφορίας στο tx-slot. Ανάλογα και το μέγεθος του tx-slot ισούται με το μήκος του υποπεδίου πληροφορίας προσαυξημένο κατά 22 bytes (άθροισμα των υπόλοιπων υποπεδίων στο tx-slot). Τέλος όπως φαίνεται και στο σχήμα μεταξύ του υποπλαισίου T και R μεσολαβούν 2 κενά τα οποία κυμαίνονται από 1 minislot έως και κάτι μεγαλύτερο από το μήκος του Type Flags. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

28 Γεωμ. Κατανομή με μέσο t1/(t3+t4)
Η απόδοση του HAR (3) Απόδοση σε συστήματα φωνής Παράμετροι Μηδενική παρουσία συστημάτων δεδομένων Νu τερματικά φωνής Κανενός είδους συνομιλία μεταξύ τους (ανεξάρτητα), qmin= 2-8 Μοντέλο προσομοίωσης Αναγνώριση περιόδων σιγής – talkspurt Principle talkspurts (μέση διάρκεια t1) Minispurt (εκθ. κατανεμημένο με μέσο t2) Minisilence (εκθ. κατανεμημένο με μέσο t3) Principle silence (εκθ. κατανεμημένο με μέσο t4) Πειραματικές τιμές t1=1s, t2=1.35s, t3=0.275s, t4=0.05s # minispurts Γεωμ. Κατανομή με μέσο t1/(t3+t4) Στο σημείο αυτό εξετάζεται η απόδοση του συστήματος όταν αυτό χρησιμοποιείται αποκλειστικά για μετάδοση φωνής. Θεωρούμε ότι στο σύστημα απουσιάζουν εντελώς τα τερματικά δεδομένων. Ο αριθμός των τερματικών φωνής είναι Nu ενώ δεν υπάρχει καμία απολύτως συνομιλία μεταξύ τους. Δηλαδή δεν μιλάει κάποιο τερματικό σε ένα άλλο για να απαντήσει το άλλο κοκ. Τέλος θεωρείται ότι ή ελάχιστη τιμή της πιθανότητας επιτυχούς μετάδοσης REQ είναι ίση με 2-8. Για την αναγνώριση των διαστημάτων ομιλίας (talkspurts) και σιγής (silence) χρησιμοποιείται ένας speech activity detector, ο οποίος μεταβαίνει μεταξύ δύο οριακών καταστάσεων: principle talk spurts και principle silence. Κατά την διάρκεια των principle talk spurts το σύστημα μεταβαίνει και στις υποκαταστάσεις mini spurt και mini silence. Ο χρόνος που ξοδεύεται στην κατάσταση pr. silence, mini spurt & mini silence είναι εκθ. κατανεμημένος με μέσο t4, t2 & t3 αντίστοιχα. Επίσης ο αριθμός των mini spurts σε κάθε principle talk spurt είναι γεωμ. κατανεμημένος με μέσο t1/(t3+t4). 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

29 Η απόδοση του HAR (4) Μετρήσεις απόδοσης
Αύξηση του # minislots/πλαίσιο  λιγότερα συχνές συγκρούσεις  περισσότερες ταυτόχρονες συνομιλίες Η απόδοση του HAR (4) Μετρήσεις απόδοσης Καθυστέρηση «αποστολής» μέχρι Dlimit Ρυθμός απόρριψης Pdrop Pdrop < Climit Επίδραση # minislots/πλαίσιο & μήκους πλαισίου Νέα talkspurts  Ψάξιμο για minislots Μικρότερο F: Μεγ. # ταυτόχ. συνομι- λιών Τιμές Κατωφλίου Από κει και πέρα μειώνεται το υποπλαίσιο T πολυ και έτσι μειώνονται ο # ταυτόχρονων συνομιλιών Dlimit = 32 ms, Climit=0.01 Τα πακέτα φωνής δεν επιδέχονται μεγάλες καθυστερήσεις. Ο μέγιστος χρόνος καθυστέρησης είναι Dlim. Τα πακέτα που καθυστερούν περισσότερο από τον χρόνο αυτό απορρίπτονται, γεγονός που αποφέρει αλλοίωση στην φωνή. Ο μέγιστος ρυθμός απόρριψης πακέτων πάνω από τον οποίο η επικοινωνία επηρεάζεται αρνητικά καθώς σημειώνονται έντονες αλλοιώσεις είναι Cmax. Στο διάγραμμα βλέπουμε την σχέση μέγιστου αριθμού συνομιλιών και αριθμού minislots για κάποια μεγέθη πλαισίου. Βλέπουμε ότι ο αριθμός των ταυτόχρονων συνομιλιών αυξάνεται όσο αυξάνεται όσο αυξάνεται ο αριθμός των minislots μέχρι κάποια τιμή κατωφλίου καθώς από κει και πέρα μειώνεται δραματικά το υποπλαίσιο Τ, λόγω μεγάλου αριθμού minislots. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι όσο μικρότερος είναι το μέγεθος πλαισίου τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των ταυτόχρονων συνομιλιών που μπορούν αρχικά να εξυπηρετηθούν λόγω πιο συχνής επανάληψης του υποπλαισίου R. Αυτό βέβαια παύει να ισχύει όσο ο αριθμός των minislots αυξάνει χωρίς να αυξάνεται ανάλογα και το μέγεθος του πλαισίου. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

30 Η απόδοση του HAR (5) To αντίστροφο σε μεγάλο αριθμό τερματικών
Σε μικρό αριθμό τερματικών το σύστημα με τον μικρότερο μέγεθος πλαισίου είναι καλύτερο (συχνότερη εναλλαγή minislots – tx-slots) Στο διάγραμμα αυτό παρουσιάζεται ο ρυθμός απόρριψης πακέτων συναρτήσει του αριθμού των τερματικών για κάποια μεγέθη πλαισίων και αριθμούς mini και tx slots. Όπως είναι λογικό όσο αυξάνει ο αριθμός των φωνητικών τερματικών αυξάνει και ο ρυθμός απόρριψης πακέτων. Επίσης ισχύει και εδώ το συμπέρασμα της προηγούμενης διαφάνειας: μικρότερο μέγεθος πλαίσιου σημαίνει συχνότερη εναλλαγή του υποπλαισίου R, όπου και γίνονται οι κρατήσεις κάτι που καθιστά μεγαλύτερη ικανότητα για εξυπηρέτηση και άρα μικρό ρυθμό απόρριψης. Το αντίστροφο συμβαίνει για μεγάλο αριθμό τερματικών. 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

31 Η απόδοση του HAR (6) Απόδοση σε συστήματα δεδομένων Μοντέλο προσομοίωσης Ύπαρξη μόνο τερματικών δεδομένων Μηδενικός ρυθμός σφαλμάτων (bit-error rate) καναλιού Νconvmax = 3, pmin = 2-8, Rmax = Nts Ρυθμός γέννησης πακέτων: Κατανομή Poisson Μήκος μηνυμάτων Γεωμ. κατανομή με μέσο Lm bytes Κατακερματισμός, 1 πακέτο/1 tx-slot Παράγοντες εκτίμησης: Μέση καθυστέρηση (tγέννησης – tμετάδοσης) Μέγιστο throughput (σε «πλήρες» φορτίο) Μέγιστο throughtput NMS < 3: Ένα τερματικό δύναται να κάνει κράτηση σε όλα τα minislots και άρα όλο το πλαίσιο. Πιθανή ύπαρξη ελεύθερων tx-slotsδημιουργία επιπλέον minislots. Ελαχιστοποίηση άσκοπης χρήσης χωρητικότητας του καναλιού To μέγιστο throughput είναι σταθερό για όλα τα τερματικά με NMS≥3 (χρήση tx-slots με «σταθερό» τρόπο) 8LsNTS / 10-3F = 32NTS Το σύστημα είναι σταθερό γιατί όταν αυξάνονται τα τερματικά το maximum throughput δεν μηδενίζεται! Στην δεύτερη φάση της μελέτης της απόδοσης χρησιμοποιήθηκαν μόνο τερματικά δεδομένων θεωρώντας ότι το κανάλι παρουσιάζει μηδενικό error bit rate, Νonv-max = 3, pmin = 2-8 και ότι ο μέγιστος αριθμός δυνατών κρατήσεων (Rmax) είναι όσα και τα tx slots. Θεωρούμε επίσης ότι τη δημιουργία των μηνυμάτων ακολουθεί την κατανομή poisson με το μέγεθος κάθε μηνύματος να ακολουθεί την γεωμ. κατανομή με μέσο Lm. Τα μηνύματα που δημιουργούνται κατακερματίζονται σε πακέτα ώστε να μπορούν να χωρέσουν σε tx-slots. Οι παράγοντες που εξετάοζουμε προκειμένου να συμπεράνουμε την απόδοση είναι το μέγιστο throughput και η μέση καθυστέρηση, ο χρόνος, δηλαδή, από την δημιουργία ενός μηνύματος μέχρι την έναρξη της αποστολής του. F = 16 ms 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

32 Η απόδοση του HAR (7) Για μικρά μεγέθη πλαισίων πληρώνουμε μεγαλύτερο overhead γεγονός που μειώνει την απόδοση! Για μικρά μηνύματα το ποσοστό χωρητικότητας που σπαταλιέται κατά την μετάδοση του τελευταίου πακέτου που προήλθε από τον κατακερματισμό τους αυξάνεται και άρα μειώνεται το μέγιστο throughput Στην δεύτερη φάση της προσομοίωσης χρη 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

33 Η απόδοση του HAR (8) ΟΜΩΣ: Μεγάλο πλαίσιο σε φορτωμένα συστήματα πετυχαίνει καλύτερο throughput. ΑΡΑ: Σε «φορτωμένες» περιπτώσεις το μεγάλο πλαίσιο είναι καλύτερο! Μικρότερο πλαίσιο = μικρότεροι χρόνοι μεταξύ των υποπλαισίων R = μικρότερος χρόνος μέχρι την διαδικασία κράτησης 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

34 Η απόδοση του HAR (9) Η μέση καθυστέρηση μικραίνει όσο αυξάνονται τα minislots όμως.... ...μειώνεται το μέγιστο throughput 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

35 Η απόδοση του HAR (9) Αύξηση καθυστέρησης
Αύξηση minislots = μείωση ανταγωνισμού = μείωση καθυστέρησης Η απόδοση του HAR (9) Αύξηση καθυστέρησης 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

36 Η απόδοση του HAR (10) Απόδοση σε συστήματα φωνής & δεδομένων
Προτεραιότητα φωνής Η δημιουργία κίνησης από τερματικά δεδομένων αυξάνει την απόρριψη σε «ημιφορτωμένο» σύστημα λόγω ανταγωνισμού... 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

37 Απόρριψη πακέτων φωνής Pdrop
Μέση καθυστέρηση (ms) Απόρριψη πακέτων φωνής Pdrop Η απόδοση του HAR (11) ...ΤΗΝ «ΠΛΗΡΩΝΟΥΝ» ΤΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ! ΟΣΟ ΑΥΞΑΝΟΝΤΑΙ ΤΑ ΤΕΡΜΑΤΙΚΑ.... Μειώνεται η απόρριψη Αυξάνεται η μέση καθυστέρηση!!! 27/11/2018 Αριθμός Τερματικών φωνής Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

38 Η αύξηση των τερματικών δεδομένων προκαλεί....
Η απόδοση του HAR (12) ...αυξανόμενη μέση καθυστέρηση ... ...αυξανόμενα ποσοστά απόρριψης... Μέση καθυστέρηση (ms) Απόρριψη πακέτων φωνής Pdrop ...τα οποία δεν απειρίζονται ... ... Η οποία δεν φτάνει στο άπειρο... Τα τερματικά δεδομένων δεν μπορούν να «πειράξουν» τα τερματικά φωνής σε μεγάλο βαθμό!!! Αριθμός Τερματικών Δεδομένων 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

39 Σύγκριση HAR & άλλων πρωτοκόλλων
ΙPRMA & HAR Αδυναμία πρόσβασης φωνητικών τερματικών στα κατοχυρωμένα από τα τερματικά δεδομένων slots. Τα κατοχυρωμένα slots είναι προσπελάσιμα από τα τερματικά φωνής & μπορούν να επανακατοχυρωθούν. Κράτηση slot δεδομένων μόνο εντός πλαισίου Κράτηση slot δεδομένων και εκτός πλαισίου (με χρήση επιπλέον minislots) E-TDMA & HAR Κρατήσεις Round Robin Κρατήσεις τύπου R-Aloha Στενό εύρος ζώνης (30 KHz), χαμηλές ταχύτητες (δεκάδες kbps) Μεγάλο εύρος ζώνης, μεγαλύτερες ταχύτητες (τάξεως Mbps) Κατάλληλο για κυψελωτά δίκτυα ευρείας περιοχής – υψηλό κόστος Κατάλληλο για τοπικά ασύρματα δίκτυα – χαμηλό κόστος E-TDMA: Enhanced Time Division Multiple Access protocol IPRMA: Integrated Packet Reservation Multiple Access protocol 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

40 Συμπεράσματα Κατάλληλο πρωτόκολλο γιατί παρέχει...
Ευέλικτο & Αποδοτικό τρόπο κρατήσεων Δεδομένα: Aloha Reservation καλό για ασύγχρονη κίνηση Φωνή: R-Aloha καλό για συγχρονισμένη κίνηση Απλή διαδικασία εισαγωγής/αποχώρησης τερματικού Γρήγορη και αποδοτική ανάκαμψη από προβλήματα 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης

41 Τέλος 27/11/2018 Ερμής Γιάννης Ερμής Γιάννης