کاوش در تشخیص الگو و دید کامپیوتری برای صنعت 4. 0

پیوند کانال پویا مبتنی بر تجمع برای به حداکثر رساندن عملکرد شبکه های محلی بی سیم (WLAN)

خلاصه

پیوند کانال توسط اصلاحیه IEEE 802. 11ac برای بهبود عملکرد شبکه محلی بی سیم (WLAN) در نظر گرفته شده است. در این مقاله، روش پیوند و تجمع کانال برای افزایش عملکرد شبکه محلی بی سیم (WLAN) پیشنهاد شد. بسیاری از کانال ها (یا خطوط) را برای افزایش ظرفیت ترافیک مودم ترکیب می کند. پیوند کانال ترکیبی از دو کانال مجاور در یک باند فرکانسی مشخص برای افزایش توان عملیاتی دستگاه بی سیم است. Wi-Fi از اتصال کانال استفاده می کند که به عنوان پیوند اترنت نیز شناخته می شود. پهنای باند کانال برابر است با نسبت uplink/downlink ضرب در ظرفیت عملیاتی. یک کانال 20 مگاهرتز به دو، چهار یا هشت کانال قدرت تقسیم می شود. در فرکانس 80 مگاهرتز، کانال های اصلی بیشتر و کوچکتر وجود دارد. عملکرد WLAN های کوتاه برد از طریق رویکرد مبتنی بر نمودار تعیین می شود. تکنیک های دسترسی دو کاناله شامل پیوند کانال پیشنهادی برای اصلاحیه IEEE 802. 11ac تجزیه و تحلیل و مقایسه می شوند. الگوریتم جدید اندازه کانال بر اساس آستانه گرسنگی برای گسترش اندازه کانال برای بهبود عملکرد WLAN پیشنهاد شده است. توان چرخه دوم 20 مگابیت بر ثانیه تخمین زده می شود که بسیار فراتر از آستانه گرسنگی است. آزمایش ما نشان می دهد که نقاط دسترسی (AP) 1، 2 و 4 دارای توان عملیاتی کافی هستند. یک WLAN چهار AP با آستانه گرسنگی 5 مگابیت در ثانیه ارائه شده است. C160 = 1 زیرا تنها یک کانال 160 مگاهرتز وجود دارد. MIR (3, 160 (a, a, a)) = 0، نشان می دهد که توان عملیاتی پیش بینی شده AP 3 0 است. الگوریتم عرض کانال 160 مگاهرتز را رد می کند زیرا ST بزرگتر از 0 است. عرض کانال در مگاهرتز با B = داده می شود. 0. 1 MIR. MIR برای به حداکثر رساندن پخش همزمان در شبکه های WLAN در نظر گرفته شده بود. نویسندگان ادعا می کنند که تجمع با پیوند کانال عملکرد بهتری دارد، بنابراین همه APهای WLAN باید یک عرض تک کانال داشته باشند. معمولاً بین 15 تا 20 درصد از معیارهای مبتنی بر انصاف بهتر عمل می کند. استانداردهای وای فای «پیوند کانال» یا استفاده از کانال های فرکانس بالاتر را توصیه می کنند. استانداردهای بعدی اتصال کانال را با افزایش باندها و طول کانال امکان پذیر می کند. کانال های وسیع تر متوسط توان عملیاتی WLAN AP را افزایش می دهند، اما کانال های باریک تر اشتها را کاهش می دهند. در نهایت، نتیجه گیری می شود که AP ها مفیدتر از STA ها هستند.

1. معرفی

شبکه های محلی محلی بی سیم با برد کوتاه (SR-WLAN) در حالی که از قدرت کمی استفاده می کنند ، داده ها را با سرعت سریع منتقل می کنند. تنظیمات شبکه ای که شامل دسک تاپ ، اتاق و شبکه های اتومبیل است ، همه گسترده است. علاوه بر این ، با ساختن بسیاری از SR WLAN ها ، استفاده مجدد از کانال ممکن است به حداکثر برسد [1]. برای پرداختن به الزامات عملکرد برنامه های چندرسانه ای در SR-WLAN ، IEEE 802. 11ac WLAN ها در نظر دارند که پیوند کانال را در نظر می گیرند ، که قبلاً در عمل آزمایش شده است. با ادغام بسیاری از کانال های اساسی ، یک کانال بزرگتر با نرخ انتقال بالاتر و توان ایجاد می شود. از DBCA برای تغییر پویا عرض کانال برای دیدار با پهنای باند موجود استفاده می کند. کانال اصلی برای انتقال فریم های کنترل و مدیریت به دستگاه هایی که از اتصال کانال پشتیبانی نمی کنند ، استفاده می شود. کانال های دیگر در این زمینه "کانال های ثانویه" نامیده می شوند. جفت گیرنده فرستنده در هر انتهای یک خط انتقال ممکن است به هم متصل شود تا یک یا چند کانال اساسی تشکیل شود. اگر گیرنده فقط بتواند از یک کانال استفاده کند ، انتقال داده وجود ندارد. افزایش پهنای باند ارائه شده توسط پیوند کانال ممکن است برای SR WLAN ها برای حمل داده های چندرسانه ای بدون دخالت در WLAN های همسایه مفید باشد. تداخل خارجی از WLAN ها که در سطح قدرت بیشتری در همان کانال ها اجرا می شوند ممکن است بر SR WLAN ها تأثیر بگذارد [2]. این خطر وجود دارد که WLAN هایی که در انتقال SR تداخل دارند ، ممکن است قبل از اتمام WLAN های انتقال SR ، پخش را آغاز کنند و منجر به از بین رفتن داده ها شوند. با توجه به افزایش تعداد WLAN های مداخله کننده که در معرض SR WLAN ها به دلیل پیوند کانال هستند ، وضعیت تشدید می شود. از آنجا که SR WLAN ها در معرض مداخلات خارجی قرار دارند ، ما با بررسی عملکرد SR WLAN ها هنگام فعال کردن پیوند کانال ، مستقیماً این تجارت را کشف می کنیم [3].

مدل های تحلیلی را می توان برای بررسی اثربخشی هر روش دسترسی به کانال، از جمله تعداد کانال های متصل به یکدیگر و میزان تداخل فعالیت شبکه بی سیم با یکدیگر استفاده کرد. کانال WLAN اصلی SR هدف باید در عرض کانال معینی قرار گیرد تا موثر باشد [4]. بر این اساس، مدل تحلیلی ارائه شده عمق کافی برای توضیح و تجزیه و تحلیل چگونگی پیوند پارامترهای مختلف با یکدیگر و نحوه تأثیر آنها بر عملکرد شبکه و همچنین اثرات نامطلوب تداخل خارجی را فراهم می کند. تعداد زیادی از دانشگاهیان علاقه مند به افزایش سرعت تعداد دستگاه هایی که برای پهنای باند بی سیم محدود رقابت می کنند، بوده اند. آنها شروع به صرف زمان و پول بیشتری برای مشکل کرده اند. ما دریافتیم که مصرف پهنای باند در ناحیه 2. 4 گیگاهرتز کارآمد نیست، جایی که دستگاه ها و پروتکل های بیشتری با هم کار می کنند. ما متوجه شدیم که استفاده از پهنای باند در مکان هایی مانند مجتمع های آپارتمانی، که در آن افراد زیادی وجود دارند و چیزها پراکنده شده اند، بسیار ناکارآمد است. استراتژی دیگر، تمرکززدایی بهتر یا متمرکز کردن هماهنگی شبکه با استفاده از استانداردها و پروتکل های موجود است. دستگاه های انتقال از الگوریتم های تخصیص کانال برای کاهش تداخل و در عین حال افزایش ظرفیت استفاده می کنند. اگر از کانال هایی با پهنای باند بیشتر از 20 مگاهرتز استاندارد برای هر یک از کانال های IEEE 802. 11 استفاده کنید، عملکرد وای فای IEEE 802. 11 می تواند حتی بهتر باشد. هر یک از 11 پروتکلی که می توانند با محلول های پیوند کانال استفاده شوند، مزایا و معایب خاص خود را دارند [5].

برای یک استاندارد بی سیم 2. 4 گیگاهرتز معروف به IEEE 802. 11n ، متخصصان ، از طرف خود ، به طور معمول به دلیل احتمال تداخل در استفاده از کانال های بزرگتر و همپوشانی ، با پیوند کانال 2. 4 گیگاهرتز مخالف هستند. با این حال ، حتی اگر حداکثر نرخ بیت بالاتر ممکن است خوب باشد ، این می تواند یک مشکل باشد [6]. بنابراین ، بیشتر اوقات ، آزمایشات در فرکانس هایی مانند محدوده 5 گیگاهرتز انجام می شد. با این حال ، تحقیقات جدیدتر از استاندارد 802. 11ax برای اتصال خودکار کانال ها استفاده کرده است. مردم فکر می کنند که آمریکای شمالی فقط 11 کانال از طیف 802. 11 را دارد ، حتی اگر بسیاری از مکان های دیگر در سراسر جهان کانال های بیشتری دارند (مانند اروپا و ژاپن). در این حالت ، نشان داده شده است که استفاده از کانال های متعامد این تداخلات را به خود اختصاص نمی دهد. این امر به این دلیل است که تداخل بین کانال های همسایه و تعداد ایستگاه های بی سیم (STA) و مکان دقیق آنها باعث می شود که این تداخلات حساب شود. یکی از مضامین تحت پوشش در اینجا این است که چگونه پیوند کانال در شرایط Wi-Fi 4 تأثیر می گذارد که متراکم و گسترده است ، مانند مواردی که در خانه ها دیده می شود. برای اطلاع از چگونگی عملکرد شبکه های غیر متمرکز Wi-Fi 4 ، از یک مدل سناریوی مبتنی بر نمودار استفاده کنید. ما فکر نمی کنیم این اولین بار است که از این مدل از این طریق استفاده می شود [7]. این به ما امکان می دهد عملکرد 60 تراکم و مکان مختلف STA را مقایسه کنیم. ما دریافتیم که داشتن 11 کانال Wi-Fi 4 با اتصال کانال باعث ایجاد تفاوت در توان متوسط در تست های ما شد. این احتمال وجود دارد که برخی از خوشه های STA ممکن است پول بیشتری نسبت به سایرین کسب کنند و نگرانی های مربوط به برابری را افزایش دهند. از نظر پیوند کانال ، اساساً با آنچه اکنون مردم تصور می کنند سازگار است. برخلاف تصور عامه ، هنگامی که 13 کانال درگیر هستند ، پیوند کانال از رویکردهای دیگر بهتر است. استفاده از کانال های متعامد در این سناریو ، دخالت ها را به خود اختصاص نمی دهد. به دلیل تعداد زیادی از ایستگاه های بی سیم (STA) و مکان های متفاوت آنها ، حساب کردن این تداخلات دشوار است. یکی از موارد مورد بررسی این است که چگونه پیوند کانال بر محیط های Wi-Fi 4 متراکم و گسترده تأثیر می گذارد ، مانند مواردی که در خانه ها دیده می شود. برای درک شبکه های غیر متمرکز متراکم Wi-Fi ، از یک مدل سناریوی مبتنی بر نمودار استفاده کنید. این اولین بار نیست که از این مدل به این روش استفاده می شود [7]. این امر ما را قادر می سازد تا چگالی و مکان های 60 STA مجزا را مقایسه کنیم. داشتن 11 کانال Wi-Fi 4 با اتصال کانال ، توان متوسط در آزمایش ما را افزایش داده است.

پتانسیل برخی از خوشه های STA که بودجه بیشتری نسبت به سایرین دریافت می کنند ، نگرانی های عدالت را ایجاد می کند. این نیازهای معاصر را از نظر پیوند کانال برآورده می کند. پیوند کانال ، بر خلاف نظر مشترک ، هنگامی که 13 کانال درگیر است ، برنده می شود.< SPAN> پتانسیل برخی از خوشه های STA که بودجه بیشتری نسبت به دیگران دریافت می کنند ، نگرانی های مربوط به سهام را ایجاد می کند. این نیازهای معاصر را از نظر پیوند کانال برآورده می کند. پیوند کانال ، برخلاف نظر مشترک ، هنگامی که 13 کانال درگیر است ، برنده می شود. پتانسیل برخی از خوشه های STA که بودجه بیشتری نسبت به دیگران دریافت می کنند ، نگرانی های سهام را افزایش می دهد. این نیازهای معاصر را از نظر پیوند کانال برآورده می کند. پیوند کانال ، بر خلاف نظر مشترک ، هنگامی که 13 کانال درگیر است ، برنده می شود.

دسترسی به اینترنت و دستگاه های بیش از حد ، شبکه های IEEE 802. 11 را محبوب کرده اند. تقریباً هر دستگاه می تواند به این شبکه ها متصل شود. جمع آوری قاب با کاهش سربار انتقال ، توان را بهبود می بخشد. یک انتقال 802. 11 تعداد زیادی از بسته های داده را ارائه می دهد و باعث افزایش عملکرد می شود. کاهش احتقان ، شکاف های بین فریم و هدرهای پروتکل همه به افزایش عملکرد کمک می کنند. تجمع قاب فرآیند ترکیب بسیاری از فریم ها در یک فریم واحد است. سربار لایه MAC ثابت و مشاجره متوسط کاهش می یابد. کلمات MSDU و MPDU بسیار مهم هستند. این ویژگی برای انتقال مجموعه داده های عظیم (به عنوان مثال ، بارگیری فایل بزرگ) مفید است. باید تعداد مشخصی از فریم را به جمع A-MPDU ارسال کند. توسط همه برنامه های زمان واقعی پشتیبانی نمی شود. به طور منظم ، این برنامه ها حجم کمی از داده ها را تولید می کنند. بنابراین ، MAC باید فریم و دسترسی به کانال ها را ادامه دهد. هنگامی که شبکه های بی شماری از همان رسانه استفاده می کنند ، میزان برخورد افزایش می یابد. برای جلوگیری از درگیری ، WLAN های موجود را کانال کنید. مسیرهای کوچک در مناطق شلوغ سربار کاهش می یابد. شامل خاموش ، PPDU و تأیید سربار است. مدت زمان شکاف سربار پشت سر هم ثابت است. صرف نظر از عرض کانال ، رسیدها همیشه از طریق کانال 20 مگاهرتز منتقل می شوند [8]. چندین پخش مستقل از طریق کانال های کوچک از یک انتقال واحد نسبت به بسیاری از کانال ها بهتر است. توان به سه روش تجزیه و تحلیل می شود: تجمع به تنهایی ، تجمع با یا بدون اتصال کانال. در شبیه سازی ، پیوند کانال به تنهایی از تجمع فراتر می رود. IEEE 802. 11b و 802. 11 گرم از فرکانس اصلی 22 مگاهرتز استفاده می کند. در اصل ، اگر کانال های 1 ، 6 و 11 (و در صورت وجود کانال 14) با هم همپوشانی نداشته باشند ، شبکه های بی شماری ممکن است بدون دخالت همزیستی باشند. نه عرض کانال در 802. 11b یا 802. 11g و نه فرکانس هسته یا ماسک طیفی کانال مشخص نشده است. این بدان معنی است که یک سیگنال در 11 مگاهرتز باید 30 دسی بل (DB) پایین تر از سیگنال در 22 مگاهرتز باشد. برخی تصور می کنند که از آنجا که ماسک طیفی فقط تولید برق را تا 22 مگاهرتز محدود می کند ، انرژی کانال فراتر از آن نقطه نیست ، اگرچه این کار را انجام می دهد. یک فرستنده قدرتمند ممکن است سیگنالی را ارسال کند که از نظر فرکانس نسبت به 22 مگاهرتز به طور قابل توجهی بالاتر باشد. آنها از یکدیگر عبور نمی کنند. با توجه به فاصله بین کانال های 1 ، 6 و 11 ، سیگنال هر کانال باید تأثیر کمی بر سایرین داشته باشد. اما معمولاً نیست. فرستنده های ناپایدار در کانال های جداگانه ممکن است به زودی از یکدیگر پیشی بگیرند. در یک آزمایشگاه ،

انتقال فایل در کانال 11 در حالی که انتقال پرونده در کانال 1 شروع شد ، کند شد. این نشان می دهد که کانال های 1 و 11 ممکن است با یکدیگر تعامل داشته باشند ، سپس 802. 11ac می آید. بخش 2 در مورد کارهای دیگر صحبت کرد ، بخش 3 با روشی روبرو شد ، بخش 4 به نتایج و عملکرد پرداخت ، بخش 5 در مورد آن صحبت کرد و بخش 6 نتیجه گیری شد.

2. پس زمینه

IEEE اولیه 802. 11 ، از جمله مشخصات پایه و نوع ، 20 مگاهرتز ثابت را به کار گرفت. IEEE 802. 11 نسخه 2 و 3 دارای عرض قابل تنظیم هستند. برای جلوگیری از تداخل AP ، الگوریتم های CA کانال های غیرمجاز را به نقاط دسترسی (APS) اختصاص می دهند [9]. IEEE 802. 11n از پیوند کانال با پیوند پشتیبانی می کند. عرض کانال 40 ، 80 و 160 مگاهرتز در 802. 11n یا 2 ، 4 یا 8 در جدیدترین با پیوند حاصل می شود. پهنای باند کمتر باعث دخالت بیشتر و درگیری های AP می شود. تجمع حامل (CA) اختلاف بین تداخل و توان را تشدید می کند. ترکیبات منفجر شده اند. پیوند کانال (CB) نام دیگری برای CA است. تجمع حامل فرآیند توزیع بلوک های فرکانس بیشماری (معروف به حامل های مؤلفه) به یک کاربر واحد است. حداکثر نرخ داده در هر کاربر با بلوک فرکانس افزایش می یابد. CA اپراتورها و دستگاه های تلفن همراه را قادر می سازد چندین حامل LTE را در یک معامله داده واحد ترکیب کنند. استفاده از طیف تکه تکه شده ظرفیت شبکه و توان داده را افزایش می دهد. تجمع حامل (CA) فرآیند ترکیب دو یا چند حامل برای به دست آوردن نرخ اینترنت قابل ملاحظه ای است. تجمع حامل پیشرفته (CA) یک روش مهم برای نرخ بالای داده های 4G است. سه راه حل CB وجود دارد: برای کشف بهترین کارها ، یکی از اولین راه حل های نوآورانه برای مشکل CB (مبتنی بر مدل). نویسندگان پیشنهاد بهینه سازی توزیع شده را پیشنهاد کردند ، و روش تداخل AP را ضمن در نظر گرفتن ترجیحات عرض کانال AP به حداقل می رساند. کمک به عملکرد در مناطق پر ترافیک ممکن است باعث برخورد و همپوشانی شود [10]. با وجود مجموعه داده های کوچک ، چندین مدل ML پیشنهادی عملکرد خوبی دارند. در نتیجه ، مدل های ML آموزش دیده ممکن است بتوانند پاسخ های تقریباً واقعی را ارائه دهند. مدل های متراکم تر و پیچیده تر استقرار بهتر کار می کنند زیرا آنها با شرایط آموزشی بیشتر مطابقت دارند. رویکردهای یادگیری عمیق سنتی ممکن است از پیوند بین تداخل و عملکرد WLAN در استقرار کوچکتر غافل شود. نتیجه نهایی مجموعه ای از تکنیک های مدل ترکیبی مبتنی بر مدل های شناخته شده WLAN است. سوم ، GNN ها قادر به ضبط تعامل پیچیده WLAN مانند تداخل و فعالیت همسایه هستند. ما اهمیت پیش پردازش را از طریق جمع آوری داده ها برای مشکلات خاص (یعنی کیفیت سیگنال ، تداخل) تشخیص می دهیم. گزینه های بهینه سازی آنلاین بر اساس پیش بینی های دقیق عملکرد WLAN است. نصب WLAN باید توسط راه حل های معماری Mlaware ساده شود.

آنها آن را به یک مسئله بهینه سازی تبدیل کردند و اکتشافی خود را فراهم کردند ، که همچنین عملکرد WLAN را بر اساس توپولوژی های اساسی تعیین می کرد [11]. از شبیه سازها در سناریوهای پیچیده تر استفاده می شود. این از انتقال تک کانال بهتر است. یک شبکه مارکوف با تماس گره به گره ، عواقب WLAN های گرسنگی منابع را نشان می دهد. یک مدل و شبیه سازی IEEE 802. 11ac WLAN های شلوغ را با استفاده از نتایج اساسی توپولوژیکی خود شبیه سازی می کند و نویسندگان می توانند پیوند کانال این دو تنظیم را ارزیابی کنند [12]. اکتشافی انتخاب کانال با استفاده از این یافته ها ساخته شد. مجموعه دوم الگوریتم ها کانال ها را در زمان واقعی به دلیل این اندازه گیری ها تنظیم می کند. این داده ها توسط یک کنترلر ردیابی می شوند و در یک ماتریس به روز می شوند که نشان دهنده استفاده تخمین زده شده از یک کانال توسط یک AP است. راه دیگر برای حل این مشکل به صورت آنلاین ، ایجاد راهی است که بیشترین استفاده را از همه کانال ها داشته باشد.