Nghiên cứu tăng thông lượng của giao thức DQRAP

Nghiên cứu tăng thông lượng của giao thức DQRAP:

Trong tài liệu đã chỉ ra rằng phần lớn các giao thức bắt nguồn từ ALOHA và CSMA sử dụng dữ liệu để tranh cãi và dựa vào khoảng thời gian chờ đợi để giải quyết tranh chấp, do đó sẽ ngắn hơn để cung cấp hiệu suất tốt trong các mạng tải nặng với mật độ thiết bị cao

Một số nghiên cứu cho thấy việc lựa chọn tham số thích hợp trong ALOHA và CSMA có thể được tối ưu hóa như thế nào để tìm kiếm thông lượng. Tuy nhiên, các hệ thống dựa trên các giao thức này dễ bị tắc nghẽn, do đó không thể cung cấp bất kỳ dịch vụ nào. Điều này là do thực tế là việc lựa chọn các tham số dự phòng yêu cầu ước tính tải lưu lượng, đây có thể là một nhiệm vụ khó khăn trong các mạng M2M có mật độ cao. Điều kiện tương tự cũng xảy ra trong các nhóm tụ tập đám đông tự phát, nơi khó có thể thiết lập kết nối di động.

Một chiến lược đầy hứa hẹn để cải thiện thông lượng ổn định tối đa của các giao thức truy cập ngẫu nhiên dựa trên ALOHA là sử dụng Thuật toán CRA - giải quyết xung đột bằng cách tổ chức truyền lại của các gói xung đột theo cách mà tất cả các gói luôn được truyền thành công với độ trễ hữu hạn. CRA cơ bản là thuật toán CTA, phân chia lặp đi lặp lại một nhóm lớn các đối thủ thành các nhóm con nhỏ hơn để giảm xung đột một cách hiệu quả. Các thuật toán tách cây được triển khai sử dụng cùng tài nguyên (vị trí) để truyền dữ liệu và giải quyết tranh chấp, do đó không đạt được tất cả lợi ích tiềm năng mà phương pháp này có thể mang lại. Thay vì sử dụng truyền dữ liệu để tranh chấp, có thể tách biệt tranh chấp khỏi dữ liệu thông qua việc sử dụng các yêu cầu truy cập dựa trên tranh chấp bằng cách sử dụng các khe nhỏ. Vì những khoảng nhỏ này có thể ngắn hơn nhiều so với thời lượng của một gói dữ liệu, nên hiệu suất của mạng có thể được cải thiện. Khái niệm này là nền tảng của giao thức DQ, nó kết hợp CTA với logic của hai hàng đợi phân tán để quản lý giải quyết tranh chấp và truyền dữ liệu không có xung đột, tương ứng.

Hàng đợi giải quyết xung đột (Resolusion Queue – RQ) được thiết kế để giải quyết các xung đột giữa các trạm cố gắng thu được thành công một minislot

Hàng đợi truyền dữ liệu (Transmission Queue – TQ) được sử dụng để đệm các gói dữ liệu, giải quyết va chạm đã được phép truyền và đang chờ thời gian khởi hành theo lịch trình của chúng bằng cách sử dụng kỷ luật FCFS (First Come – First Serve)

|TQ(t)| và |RQ(t)| đại diện cho độ dài hàng đợi của TQ và RQ tại thời điểm t tương ứng

Thành phần CR xử lý việc quản lý của RQ và giải quyết xung đột

Thành phần DT quản lý TQ và kiểm soát việc truyền dữ liệu

Giao thức đa truy nhập ngẫu nhiên DQRAP được giới thiệu vào năm 1990. Giao thức khác với cả họ giao thức ALOHA. Tuy nhiên, DQRAP sử dụng các phần tử của mỗi phần như quyền truy cập tức thời (ALOHA), CRA (Tree) và CMS để kiểm soát xung đột. Sự đổi mới chính là việc giới thiệu hai hàng đợi tại mỗi trạm tương ứng đệm

Giao thức truy cập ngẫu nhiên xếp hàng phân tán (DQRAP) là một giao thức đa truy cập cho một kênh quảng bá cung cấp hiệu suất vượt trội so với bất kỳ giao thức nào khác về độ ổn định, độ trễ và thông lượng. DQRAP đạt được hiệu suất này với hàng đợi truyền TQ, hàng đợi giải quyết xung đột RQ và phản hồi bậc ba từ ít nhất ba minislots. Xu và Campbell đã giới thiệu DQRAP như một giao thức MAC mới và cung cấp mô hình toán học về thông lượng không phụ thuộc vào số lượng thiết bị chia sẻ. Một mô hình toán học về độ trễ được giới thiệu. Độ trễ trung bình và thông lượng của DQRAP thu được bằng phân tích lý thuyết được so sánh với kết quả mô phỏng.

• 
  Các gói liên quan đến xung đột trong CMS
  
• 
  Các gói đạt được quyền truyền.
  

Ba thuật ngữ được sử dụng trong để mô tả lưu lượng dữ liệu đi qua một hệ thống:

Tốc độ đầu vào – Tải trọng cung cấp G – Thông lượng S

Để tránh nhầm lẫn, các thuật ngữ được định nghĩa như sau:

i). Tốc độ đầu vào là tỷ số giữa số gói tin mới đến trung bình trên mỗi khe cắm với dung lượng truyền của hệ thống;

ii). Tải trọng cung cấp G là tỷ lệ giữa tổng lưu lượng trên mỗi vị trí được tải trên một hệ thống, bao gồm cả lưu lượng mới và lưu lượng tồn đọng, với dung lượng truyền của hệ thống;

iii). Thông lượng S là tỷ số giữa số gói trung bình được hệ thống truyền thành công trên mỗi khe cắm với dung lượng truyền của hệ thống.

IF và DF(n) được sử dụng để đại diện cho Phản hồi tức thời và Phản hồi trễ tương ứng. IF có nghĩa là phản hồi có sẵn ngay sau khi truyền trên mỗi CMS trong khi phản hồi của DF(n) có thể được nhận ở cuối khe thứ n sau khe hiện tại. Khi n =1, phản hồi có sẵn ở cuối khe hiện tại. Khi n > 1, phản hồi được thực hiện bởi một rãnh trong kênh với hệ số xen kẽ là n. Phản hồi xen kẽ có thể áp dụng cho các hệ thống có giá trị "a"> 0,5 trong đó a = tỷ số giữa độ trễ lan truyền và thời gian truyền.