Построение и анализ модели процедуры множественного доступа с прослушиванием несущей в беспроводных сетях 5G

С каждым годом растет потребность в беспроводном доступе к данным для связи машинного типа. Поэтому проблема оценки производительности таких сетей в настоящее время весьма актуальна. Данная работа посвящена аналитическому моделированию протоколов множественного доступа, широко используемых в коммуникациях машинного типа. В качестве объекта исследования выбран протокол множественного доступа с обнаружением несущей и предотвращением коллизий (CSMA/CA) и его предшественник, протокол ALOHA. Целью данной работы является исследование показателей QoS на уровне доступа к среде передачи данных, таких как вероятность столкновения, вероятность успешной передачи, вероятность отказа, среднее время цикла. Эти показатели напрямую влияют на общую производительность сети, поэтому важно понять эффективность используемой конфигурации сети. Исследуемая модель системы состоит из множества узлов, развернутых на сфере, каждый узел случайным образом отправляет фиксированную порцию данных с показаниями датчиков, используя один из упомянутых протоколов. Для анализа производительности предложенной модели системы мы представляем математическую модель, основанную на цепи Маркова.

Analytical modelling of multiple access procedure with channel sensing in 5G wireless networks

Every year the need for wireless data access for machine type communication is growing. Therefore, the problem of performance evaluation of such networks is currently quite relevant. This paper is devoted to the analytical modelling of multiple access protocols widely used in machine type communications. The multiple access protocol with carrier detection and collision avoidance (CSMA/CA) and its predecessor, ALOHA protocol, are chosen as the object of study. The aim of this work is to investigate QoS indicators on the medium access layer such as collision probability, probability of successful transmission, probability of failure, average cycle time. These indicators directly affect the overall network performance, so it is important to understand the effectiveness of the used network configuration. Studied system model consists of multiple nodes deployed over a sphere, every node randomly sends fixed portion of data with sensor reading using one of the mentioned protocols. To analyze performance of the proposed system model we present a mathematical model based on a Markov chain.