بهبود پروتکل ieee 802.11 با استفاده از شکل دادن به الگوی آنتن

چکیده در دهه های اخیر با رشد چشمگیر شبکه های بیسیم اقتضایی امکان دسترسی به شبکه، بدون نیاز به کنترل کننده مرکزی و زیر ساخت سیمی فراهم شده است. تقاضا برای دسترسی به اطلاعات در هر زمان و مکان، ضرورت توسعه این گونه شبکه ها را غیر قابل انکار می نماید. این توسعه بدون افزایش ظرفیت شبکه و استفاده بهینه از پهنای باند امکان پذیر نمی باشد. علاوه بر محدودیت پهنای باند که در تمام شبکه های بیسیم وجود دارد، در این شبکه ها به دلیل استفاده از باتری، میزان توان مصرفی نیز محدودیت هایی ایجاد می کند. تاکنون راه حل های فراوانی برای یک و یا هر دو این مسایل ارایه گردیده است. در روش های ابتدایی فرض بر استفاده از آنتن های همه جهته است. آنتن های همه جهته با انتشار موج در تمام جهات باعث افزایش تداخل و کاهش ظرفیت کانال می شوند. دراین آنتن ها درصد بسیار اندکی از توان مصرفی صرف ایجاد ارتباط با گره مورد نظر می شود. بنابراین ارسال همه جهته علاوه بر هدر دادن ظرفیت کانال، با تلف انرژی باتری، طول عمر شبکه را نیز کاهش می دهد. نتیجه مطالعات اخیر نشان می دهد که استفاده از آنتن های جهت دار می تواند با کاهش تداخل در شبکه های بیسیم، ظرفیت را افزایش دهد. همچنین با کنترل توان ارسالی می توان علاوه بر افزایش ظرفیت و گذردهی شبکه، توان مصرفی را نیزکاهش داد. اما استفاده از آنتن های جهت دار در پروتکل های موجود باعث به وجود آمدن مشکلات جدید و در بعضی موارد کاهش گذردهی سیستم می گردد. برای حل این مشکلات باید در روش های قبلی تغییراتی اعمال گردد و یا پروتکل های جدیدی مطابق با این گونه آنتن ها طراحی شود. در این پایان نامه سعی بر آن است که با اعمال تغییراتی در پروتکل 802.11، از آنتن جهت دار برای افزایش گذردهی کانال و کاهش مصرف انرژی بهره برد. در روش پیشنهادی هر گره مجهز به یک آنتن با m بیم سوییچ شونده جداگانه است و در دو حالت همه جهته و جهت دار عمل میکند. اطلاعات مربوط به هر یک از همسایگان از قبیل شماره بیم مناسب برای ارسال وحداقل توان ارسالی و وضعیت شنوایی آن در جدولی به نام جدول همسایگان نگهداری می شود. این جدول در ابتدا خالی است و با دریافت سیگنال از هر یک از همسایگان گره به هنگام می شود و بر اساس آن ارسال صورت می گیرد. این اطلاعات بدون استفاده از تجهیزات سخت افزاری اضافی و یا اطلاعات لایه های بالاتر به دست میآیند. علاوه بر آن هر گره در جدول زوایا، بیشینه توان مجاز ارسالی و مدت زمان اشغال کانال در هر جهت را ذخیره می کند. در صورتی که توان موردنیاز ارسالی کمتر از بیشینه توان مجاز در آن جهت باشد، علی رغم اشغال کانال، ارسال صورت می گیرد. نتایج شبیه سازی در محیط ns-2 بهبود قابل توجهی نسبت به پروتکل ieee 802.11 نشان می دهد.