نغمه سادات ‎مؤيديان

فرامرز هندسي

94/1/25

1396/09/25

كتابنامه

برق و كامپيوتر

مهندسي برق و كامپيوتر

ID9023

9 چكيده خصوصيات منحصربهفرد كانالهاي زير آب همانند تأخير انتشار زياد و متغير پهناي بانـد محـدود تضـعيف متغيـر بـا فركـانس و مسافت و استفاده از روشهاي دستيابي بدون رقابت هماننـد TDMA FDMA CDMA را بـراي ايـن شـبكههـا ناكارآمـد كـرده اسـت همچنين پروتكلهاي مبتني بر رزروكانال همانند FAMA MACA نيز به دليل مدت زمان دستدهي طوالني انتخاب مناسبي براي شبكه هاي تاخيردار نيستند از اين رو به نظر ميرسد پروتكلهاي دستيابي تصادفي همانند ALOHA CSMA بهترين گزينه براي زماني اسـت كه تأخير انتشار در مقايسه با زمان ارسال بسته زياد باشد اگرچه اين روشها فارغ از تأخير انتشار هستند ولي مشكل تصادم بستهها همچنان وجود خواهد داشت كه در ترافيكهاي باال موجب كاهش گذردهي اين پروتكلها ميگردد از طرف ديگر افزودن ACK بـه روشهـاي فوق به منظور افزايش اطمينان در تحويل بستهها و در كاربردهايي كه اين مسئله از اهميت زيادي برخوردار است موجب كاهش گذردهي شبكه به دليل اتالف زياد زمان صرف شده در هنگام انتظار دريافت بسته ACK ميشود لذا در شبكههاي تاخيردار پيشنهاد ميشود به جـاي استفاده از روشهاي مبتني بر ARQ از روشهاي FEC استفاده گردد دركاربردهاي زير آبي نيز براي كاهش تعداد برخوردها در ترافيك هاي باال به كمترين مقدار ميبايست تمهيدي انديشيده شود تا حداالمكان از حداكثر ظرفيـت كانـال متناسـب بـا ترافيـك ورودي اسـتفاده شود لذا در اين تحقيق با تكه تكه كردن بسـتههـاي مـورد نظـر و اسـتفاده از ك دگـذاري جديـدي بـه نـام Fountain Codes كـه از دسـته روشهاي مبتني بر FEC ميباشد در الگوريتم Non Persistent CSMA روشي ارائه گرديده است كه در آن قابليت اطمينان دريافت بسته به طور مطلوبي باال ميرود با توجه به اينكه به كمك روش ك دگذاري بهكاررفته هر تعداد دلخواه سمبل كد شده ميتوان ايجاد نمود لذا متناسب با نرخ خرابي كانال ميتوان تعداد بستههاي كد شده را تغيير داد گفتني است روش ارائـهشـده بـه دليـل مقاومـت در برابـر خرابـي كانال در ترافيكهاي متوسط و باال نسبت به روشهاي مبتني بر ARQ و FEC از گذردهي باالتري برخوردار مـيباشـد همچنـين تـأخير بستههاي تحويل دادهشده در مقصد توسط اين روش نيز نسبت به روشهاي مبتني بر ARQ بسيار كمتر است كلمات كليدي 9 شبكههاي حسگر بيسيم زير آب 2 اليه 3 MAC ك دگذاري بدون نرخ 4 نرخ خرابي كانال

The Effect of Fountain Codes on Throughput and Delay of Underwater Wireless Sensor Networks Masoud Qanbari m qanbari@ec iut ac ir Date of Submission 2014 09 19 Department of Electrical and Computer Engineering Isfahan University of Technology Isfahan IranDegree M Sc Language PersianSupervisor Naghmeh Sadat Moayedian moayedian@cc iut ac irAbstractUnderwater channels have unique characteristics such as high and variable propagationdelay limited bandwidth and frequency dependent attenuation These specificationsdegrade the performance of contention free MAC protocols e g TDMA FDMA CDMA The channel reservation based protocols like FAMA MACA are not also a goodchoice for long range underwater acoustic communications because of their longhandshake process Hence it seems that when the propagation delay is more than thepacket transmission delay random access protocols e g ALOHA CSMA are the bestoptions Although these methods are independent of propagation delay but there is stillthe problem of packet collision at high traffics that reduces the throughput of theseprotocols To enhance the reliability of packet delivery one can add ACK packet to theabove methods But this causes severe reduction in the network throughput Therefore FECmethods is preferred to the ARQ based protocols in the applications which reliability is tooimportant So in this thesis to acquire both network throughput and reliability we fragmentpackets and use a coding scheme called Fountain Codes Note that this coding scheme is anapplication based forward error correction coding So by using this coding method anydesired number of coded symbols can be created and therefore the number of codedpackets can be adjusted by the channel failure rate By choosing non persistent CSMA asthe MAC layer protocol we show in the simulations that the proposed method increasesthe reliability of received packets effectively Furthermore it has higher throughput thanARQ and FEC based methods at medium and high traffics Moreover the delay of packetsin the proposed method is less than ARQ based methods Keywords Underwater Sensor Networks MAC Layer Fountain Codes Rateless Coding

نغمه سادات ‎مؤيديان

فرامرز هندسي