Year 2020, Volume 35 , Issue 3, Pages 1575 - 1588 2020-04-07

IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi

Muhammet Ali KARABULUT [1] , A.f.m. Shahen SHAH [2] , Hacı İLHAN [3]


IEEE 802.11 standardı, araçlar arası geçici ağlar (Vehicular Ad Hoc Networks, VANETs) için ortam erişim kontrolü (Medium Access Control, MAC) ve fiziksel (PHY) katmanının özelliklerini tanımlamaktadır. IEEE 802.11 standardında, dağıtılmış koordinasyon işlevi (Distributed Coordination Function, DCF) MAC katmanında kullanılan bir tekniktir. DCF, ortama erişmek için çarpışmadan kaçınma ile taşıyıcı duyarlı çoklu erişim (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA) tekniğini kullanmaktadır. Ayrıca, gönderim isteği (Request To Send, RTS)/ gönderime uygun (Clear To Send, CTS) mekanizması gizli araç düğümleri problemlerinin üstesinden gelmek için kullanılır. Bu makalede, VANET ağlarda önerilen CSMA/CA tabanlı protokolün performansını değerlendirmek için araç hızı, araç yoğunluğu, çekişme penceresi (Contention Window) ve yeniden iletim limiti (Maximum Retransmision Limit) gibi parametreleri dikkate alan Markov zincir modeline dayalı bir analitik model önerilmiştir. Performans ölçüleri ve parametreleri arasındaki ilişki incelenmiştir. Veri hızı, paket bırakma oranı (Packet Dropping Rate, PDR) ve gecikme ifadeleri elde edilmiştir. Ayrıca, benzetim sonuçları ile performans analizi doğrulanmıştır. CSMA/CA ve RTS/CTS mekanizmalarının karşılaştırılması sunulmuştur. 

CSMA/CA, DCF, IEEE 802.11, MAC, Markov zincir modeli, RTS/CTS, VANETs
  • IEEE Standard for Information technology— Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks—Specific requirements—Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, IEEE 802.11, 2016.
  • IEEE Standard for Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) — Multi-Channel Operation, IEEE 1609.4, 2016.
  • Hassler S., Self-driving cars and trucks are on the move [Spectral Lines], IEEE Spectrum, 54(1), 6-6, 2017.
  • IEEE Standard for Information technology-- Local and metropolitan area networks-- Specific requirements-- Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 6: Wireless Access in Vehicular Environments, IEEE 802.11p, 2010.
  • Bianchi G., Performance analysis of the IEEE 802.11 distributed coordination function, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 18(3), 535–547, 2000.
  • Zheng J., Wu Q., Performance modeling and analysis of the IEEE 802.11p EDCA mechanism for VANET, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 65(4), 2673-2687, 2016.
  • Shah A.F.M.S., Mustari N., Modeling and performance analysis of the IEEE 802.11p enhanced distributed channel access function for vehicular network, IEEE Future Technologies Conference (FTC), San Francisco, United States, 173-178, 2016.
  • Shah A.F.M.S., Karabulut M.A., Ilhan H., “Performance modeling and analysis of the IEEE 802.11 EDCAF for VANETs,” in: Arai K., Kapoor S., Bhatia R. (eds): Advances in Intelligent Systems and Computing, 869, 34-46, Springer, Cham, 2019.
  • Hassan Md.I., Vu H.L., Sakurai T., Performance analysis of the IEEE 802.11 MAC protocol for DSRC safety applications, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 60(8), 3882-3896, 2011.
  • Akhtar N., Ergen S.C., Ozkasap O., Vehicle mobility and communication channel models for realistic and efficient highway VANET simulation, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 64(1), 248-262, 2015.
  • Luan T.H., Ling X., Shen X., MAC in motion: impact of mobility on the MAC of drive-thru internet, IEEE Transactions on Mobile Computing, 11(2), 305-319, 2012.
  • Wu Q., Zheng J., Performance modeling of IEEE 802.11 DCF based fair channel access for vehicular-to-roadside communication in a non-saturated state, IEEE ICC, 1-4, 2014.
  • Yang Q., Xing S., Xia W. and Shen L., Modelling and performance analysis of dynamic contention window scheme for periodic broadcast in vehicular ad hoc networks, IET Communications, 9(11), 1347-1354, 2015.
  • Karabulut M.A., Shah A.F.M.S., Ilhan H., The performance of the IEEE 802.11 DCF for different contention window in VANETs, 41st International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP), Athens, 1-4, 2018.
  • Karabulut M.A., Shah A.F.M.S., Ilhan H., The effect of contention window size of the IEEE 802.11 DCF for VANETs, 26th Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU), Izmir, 1-4, 2018.
  • Deng D.-J., Ke C.-H., Chen H.-H., and Huang Y.-M., Contention window optimization for IEEE 802.11 DCF access control, IEEE Transactions on Wireless Communications, 7(12), 5129-5135, 2008.
  • Lei L., Chai S., Chen X, Song X.V. and Sakurai T., Modeling and analyzing the optimal contention window size for distributed synchronization in ad hoc networks, IEEE Communication Letter, 21(12), 390-393, 2017.
  • Zang Y., Stibor L., Walke B., Reumerman H.-J. and Barroso A., A Novel MAC protocol for throughput sensitive applications in vehicular environments, IEEE 65th Vehicular Technology Conference VTC-2007 Spring, 2580-2584, 2007.
  • Kühlmorgen S., Festag A., Fettweis G., Impact of decentralized congestion control on contention-based forwarding in VANETs, IEEE 17th International Symposium on A World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks (WoWMoM), 1-7, 2016.
  • Karabulut M.A., Shah A.F.M.S., Ilhan H., Performance modeling and analysis of the IEEE 802.11 DCF for VANETs, IEEE 9th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT), Münih, Almanya, 341-346, 2017.
  • Yao Y., Rao L., Liu X., Performance reliability analysis of IEEE 802.11p safety communication in a highway environment, IEEE Trans. on Vehicular Technology, 62(9), 4198-4212, 2013.
Primary Language tr
Subjects Engineering
Journal Section Makaleler
Authors

Orcid: 0000-0002-2080-5485
Author: Muhammet Ali KARABULUT
Institution: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Orcid: 0000-0002-3133-6557
Author: A.f.m. Shahen SHAH
Institution: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Country: Bangladesh


Orcid: 0000-0002-6949-6126
Author: Hacı İLHAN (Primary Author)
Institution: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Dates

Application Date : March 14, 2019
Acceptance Date : February 26, 2020
Publication Date : April 7, 2020

Bibtex @research article { gazimmfd539985, journal = {Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi}, issn = {1300-1884}, eissn = {1304-4915}, address = {}, publisher = {Gazi University}, year = {2020}, volume = {35}, pages = {1575 - 1588}, doi = {10.17341/gazimmfd.539985}, title = {IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi}, key = {cite}, author = {Karabulut, Muhammet Ali and Shah, A.f.m. Shahen and İlhan, Hacı} }
APA Karabulut, M , Shah, A , İlhan, H . (2020). IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi . Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi , 35 (3) , 1575-1588 . DOI: 10.17341/gazimmfd.539985
MLA Karabulut, M , Shah, A , İlhan, H . "IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi" . Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35 (2020 ): 1575-1588 <https://dergipark.org.tr/en/pub/gazimmfd/issue/53611/539985>
Chicago Karabulut, M , Shah, A , İlhan, H . "IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35 (2020 ): 1575-1588
RIS TY - JOUR T1 - IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi AU - Muhammet Ali Karabulut , A.f.m. Shahen Shah , Hacı İlhan Y1 - 2020 PY - 2020 N1 - doi: 10.17341/gazimmfd.539985 DO - 10.17341/gazimmfd.539985 T2 - Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 1575 EP - 1588 VL - 35 IS - 3 SN - 1300-1884-1304-4915 M3 - doi: 10.17341/gazimmfd.539985 UR - https://doi.org/10.17341/gazimmfd.539985 Y2 - 2020 ER -
EndNote %0 Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi %A Muhammet Ali Karabulut , A.f.m. Shahen Shah , Hacı İlhan %T IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi %D 2020 %J Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi %P 1300-1884-1304-4915 %V 35 %N 3 %R doi: 10.17341/gazimmfd.539985 %U 10.17341/gazimmfd.539985
ISNAD Karabulut, Muhammet Ali , Shah, A.f.m. Shahen , İlhan, Hacı . "IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35 / 3 (April 2020): 1575-1588 . https://doi.org/10.17341/gazimmfd.539985
AMA Karabulut M , Shah A , İlhan H . IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(3): 1575-1588.
Vancouver Karabulut M , Shah A , İlhan H . IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(3): 1575-1588.
IEEE M. Karabulut , A. Shah and H. İlhan , "IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi", Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 35, no. 3, pp. 1575-1588, Apr. 2020, doi:10.17341/gazimmfd.539985