Analysis of Contention Based MAC Protocols under Multipath Fading and Resource Management. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Khurram_Masood_PhD.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

تعقيد الطرق المعتمدة على فراغ الحالة في تحليل أنظمة الوصول المتعدد العشوائي محدودة المستخدم-محدودة المخزّن يتزايد أضعافاً مضاعفة مع حجم المخزّن وعدد المستخدمين. أيضاً، وجود ظاهرة التلاشي في القنوات تزيد من هذا التعقيد جاعلة من عملية تحليل الآداء صعبة التنفيذ. مؤخراً، تم إستخدام تقنيّة تقريبية لتحليل الآداء تسمى تحليل المستخدم الموسوم في تحليل آداء الأنظمة السابق ذكرها تحت قنوات التلاشي إنتقائية التردد. في تقنيّة تحليل المستخدم الموسوم، آداء الحالة المستقرّة للنظام يتم حسابه من تحليل مستخدم واحد فقط. علاوة على ذلك، رسم تدفّق الحالة لتحليل المستخدم الموسوم له فقط 4 حالات؛ بالتالي تقليل تعقيد التحليل. نتائج المحاكاة تؤكّد صحّة تقنيّة تحليل المستخدم الموسوم. تم إشتقاق التعبيرات الرياضية لدالّة الكثافة الإحتمالية للإشارة المستقبلة التي تعاني من التداخل. ثم تم إستخدام النتائج السابقة في إيجاد إحتمالية نجاح إرسال المستخدم الموسوم بوجود تداخل. كما وتم تحليل بروتوكولات الوصول الوتعدد العشوائي مثل S-ALOHA، IEEE 802.11 DCF و EDCF المعتمدة على CSMA/CA. تم تقديم التحليل لسيناريوهات واقعية مع أ) قناة تلاشي إنتقائية التردد بين المستخدمين\المحطات (STAs) ونقطة الوصول (AP)، ب) نظام غير مشبع مع عدد محدد ممن ال STAs، كل واحد مع مخزّن محدود السعة. ج) توزيع فضائي حلقي\جرسي لل STAs. تقنيّات جاهز للإرسال\واضح للإرسال (RTS/CTS) لِ IEEE 802.11 دالة التنسيق المتوزعة (DCF) و ال DCF المطوّرة (EDCF)، د) مجموعات ال STAs المتجانسة\الغير متجانسة. أخيراً، تم تقديم تحليل آداء نظام ال WLAN بإستخدام IEEE 802.11 EDCF كبروتوكول وصول مع قنوات متوازية متعدّدة للإرسال. تم إستخدام مخططات إختيار وإعدادات قناة مختلفة في التحليل كما وتم تقديم النتائج.

English Abstract

The complexity of state space based methods for analysis of finite user finite buffer (FU-FB) random multiple access systems increases exponentially with buffer size and number of users. The presence of multipath frequency selective fading channel further adds to the complexity, making the analysis practically intractable. An approximate analysis technique called tagged user analysis (TUA) has been used to analyze the performance parameters of such systems over multipath and frequency selective fading channels for FU-FB systems. In TUA, the steady state system performance is evaluated from the analysis of a single user. Moreover, the state flow graph of TUA has just four states; thus reducing the complexity of the analysis. Simulation results confirm the validity of the TUA analysis. The mathematical expressions for the pdf of the received signal impaired by interference signal power are developed. These results are used to find the probability that the transmission by the tagged user will be successful in presence of interference. Random multiple access MAC protocols including S-ALOHA, the IEEE 802.11 DCF and EDCF based on CSMA/CA have been analysed. The analysis is presented for realistic scenarios with a) a multipath frequency selective channel between the users/stations (STAs) and the access point (AP), b) an unsaturated system having finite population of STAs, each having a finite buffer capacity, c) a ring/bell shaped spatial distribution for the STAs, d) the basic and ready to send/clear to send (RTS/CTS) access mechanisms for IEEE 802.11 distributed coordination function (DCF) and enhanced DCF (EDCF), e) homogeneous/heterogeneous groups of STAs. Finally, the performance analysis of WLAN system using IEEE 802.11 EDCF as the access protocol with multiple parallel channels for transmission is presented. Different channel selection schemes and channel configurations have been used in the analysis and the results are presented.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Computer Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Sheikh, Asrar U. H.
Committee Members:	Muqaibel, Ali H. and Deriche, Mohamed A. and Zidouri, Abdelmalek and Mahmoud, Ashraf S. Hasan
Depositing User:	MASOOD KHURRAM (g200806100)
Date Deposited:	09 Jun 2013 08:12
Last Modified:	01 Nov 2019 15:38
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138893