การออกแบบโพรโทคอลควบคุมการเข้าถึงตัวกลางแบบหลายช่องสัญญาณสำหรับบริการเสียงและข้อมูลร่วมกันในระบบสื่อสารไร้สาย

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอการพัฒนาโพรโทคอลควบคุมการเข้าถึงตัวกลางแบบหลายช่องสัญญาณที่สามารถรองรับทราฟฟิกเสียงและข้อมูลคอมพิวเตอร์ร่วมกันในระบบสื่อสารไร้สายได้อย่างมีประสิทธิภาพตามตามต้องการคุณภาพในการบริการของทราฟฟิกแต่ละประเภท แนวคิดในการพัฒนาโพรโทคอลที่เสนอในวิทยานิพนธ์สามารถแบ่งออกเป็นส่วนหลักได้ 2 ส่วน คือ ส่วนของการเข้าจองช่องสัญญาณและส่วนของการจัดสรรช่องสัญณาณ สำหรับการจองช่องสัญญาณ ได้เสนอวิธีในการกระจายสล็อตสำหรับจองอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งเฟรมและเทคนิคการเลื่อนเวลาเริ่มต้นเฟรมของแต่ละความถี่อย่างเท่าๆ กัน เพื่อลดเวลาประวิงที่เกิดจากการรอสล็อตสำหรับจองช่องถัดไป นอกจากนี้ได้มีการเสนอกระบวนการปรับเปลี่ยนค่าความน่าจะเป็นที่ใช้ในการส่งแพ็กเกตการจองตามปริมาณโหลดอย่างพลวัต 2 ลักษณะ คือ การใช้ความน่าจะเป็นโดยเฉลี่ยร่วมกันของทุกความถี่และการเซตค่าความน่าจะเป็นแยกกันตามแต่ละความถี่ ทั้งนี้ได้ประยุกต์ใช้อัลกอริทึมในการกำหนดค่าความน่าจะเป็น 2 แบบ คือ exponential backoff และ Bayesian broadcast สำหรับส่วนของการจัดสรรช่องสัญญาณ โพรโทคอลที่นำเสนอจะจัดสรรแบนด์วิดท์ของช่องสัญญาณให้เหมาะสมกับความต้องการหรือคุณลักษณะของทราฟฟิกแต่ละประเภท ในกระบวนการปรับปรุงประสิทธิภาพของการจัดสรรช่องสัญญาณวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้นำเสนอเทคนิคใหม่ไว้ดังนี้คือ ในกรณีของทราฟฟิกเสียงมีการใช้บิตสุดท้ายของแพ็กเกตในการบอกถึงสถานะของแหล่งกำเนิดเพื่อลดการสูญเสียของสล็อตข่าวสารโดยไม่จำเป็น สำหรับทราฟฟิกข้อมูลได้เพิ่มกลไก 3 อย่างในการลดปัญหาความไม่เท่าเทียมกันในการใช้ช่องสัญญาณของ messege ที่มีขนาดแตกต่างกัน ได้แก่ การจำกัดการส่ง การแบ่งสล็อตข่าวสารอย่างยุติธรรม และการจัดสรรให้กับข้อมูลที่มี message สั้นก่อน นอกจากนี้ยังได้เสนอวิธีการประยุกต์เทคนิคคิวที่สามารถลดปริมาณการเข้าจองและจำนวนโอเวอร์เฮดของสล็อตสำหรับจองได้ ถึงแม้ว่าโพรโทคอลที่เสนอจะมีความซับซ้อนมากกว่าโพรโทคอลเดิมคือ โพรโทคอล slotted-ALOHA แบบหลายช่องสัญญาณและโพรโทคอล MDPRMA แต่โพรโทคอลที่เสนอนี้ก็จะมีสมรรถนะที่สูงขึ้น และสามารถรองรับผู้ใช้บริการได้มากกว่าโพรโทคอล slotted-ALOHA แบบหลายช่องสัญญาณ และโพรโทคอล MDPRMA ประมาณ 10 และ 50 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ