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Definizione di un Modello di Markov di una rete IEEE 802.11 con canale di Rayleigh tempo-variante.

Informazioni tesi

  Autore: Valerio Castorina
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2009-10
  Università: Università degli Studi di Catania
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria delle telecomunicazioni
  Relatore: Giovanni Schembra
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 103

Negli ultimi anni si è assistito ad un fiorente sviluppo delle reti di telecomunicazioni ad accesso wireless.
In principio queste tipologie di reti erano caratterizzate da facilità d’installazione ma bassa efficienza trasmissiva; il discorso duale valeva invece per le reti wired.
Tuttavia sono state implementate diverse tecniche che consentono di mitigare le problematiche derivanti dall’utilizzo di un canale come l’etere e di ottenere delle prestazioni paragonabili a quelle delle reti cablate.
Noi ci interesseremo in particolare di WLAN (Wireless Local Area Network) che operano secondo lo standard IEEE 802.11.
Esse sono note in ambito commerciale con la sigla Wi-Fi (Wireless Fidelity).
In ambito accademico, e non solo, esistono diversi simulatori di reti IEEE 802.11.
Uno strumento molto semplice e allo stesso tempo efficace che consente di descrivere l’evoluzione nel tempo di una grande varietà di sistemi sono le catene di Markov.
Il punto di partenza di questa tesi è il modello sviluppato in [2] in cui viene modellato il meccanismo DCF (Distributed Coordination Functioning) dell’IEEE 802.11 attraverso una catena di Markov il cui generico stato è bidimensionale.
In [2], ma anche in altri studi, viene svolta un’analisi delle prestazioni di una rete IEEE 802.11 sotto l’assunzione di canale ideale.
Tuttavia fenomeni come path loss, rumore termico, fading e interferenze causano errori di trasmissione significativi [3] in un canale wireless come è quello di una rete Wi-Fi.
L’obiettivo principale di questa tesi è quello di realizzare un modello analitico del DCF sotto l’ipotesi di canale rumoroso attraverso le catene di Markov.
In particolare è stato scelto di modellare questo canale come un canale di Rayleigh.
Per fare ciò combineremo opportunamente il modello esposto in [2] con quello presentato in [6].
L’implementazione del suddetto modello sarà realizzata in MATLAB.
Qui di seguito viene riportata una breve descrizione dei capitoli che compongono questa tesi.
Nel capitolo 2 verrà fatta un’esaustiva analisi dello standard IEEE 802.11, in particolare dei primi due livelli dell’architettura ISO-OSI: livello fisico e livello MAC (Medium Access Control). Infine vengono presentati dei problemi classici delle reti wireless noti come: problema della stazione nascosta, problema della stazione esposta e problema della cattura.
Nel capitolo 3 verrà svolta un’ampia trattazione sui modelli di canale wireless maggiormente utilizzati per descrivere i tre principali fenomeni che sono causa di attenuazione in un collegamento radio, ossia: path loss, shadowing e multipath fading.
Il capitolo 4 sarà mirato ad illustrare, con esempi noti in letteratura, come le catene di Markov possano essere utilizzate per modellare determinati fenomeni o meccanismi riguardanti la trasmissione wireless e che, nel nostro caso, serviranno per meglio comprendere il modello analitico proposto in questa tesi.
Nel capitolo 5 verrà presentato il modello analitico da noi sviluppato, ossia una catena di Markov che modella il meccanismo DCF dell’IEEE 802.11 in condizioni di canale rumoroso di Rayleigh. Viene anche riportato un estratto del codice MATLAB con cui abbiamo implementato tale modello.
Il capitolo 6 sarà dedicato all’esposizione e all’analisi dei risultati delle simulazioni conseguiti in laboratorio al fine di validare il modello proposto.
Nel capitolo 7, destinato alle conclusioni e agli sviluppi futuri, riproporremo i punti più salienti di questa tesi, con particolare attenzione al modello analitico presentato, e offriremo degli spunti per dei possibili sviluppi dello stesso.

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1 Capitolo 1 Introduzione Negli ultimi anni si è assistito ad un fiorente sviluppo delle reti di telecomunicazioni ad accesso wireless. In principio queste tipologie di reti erano caratterizzate da facilità d’installazione ma bassa efficienza trasmissiva; il discorso duale valeva invece per le reti wired. Tuttavia sono state implementate diverse tecniche che consentono di mitigare le problematiche derivanti dall’utilizzo di un canale come l’etere e di ottenere delle prestazioni paragonabili a quelle delle reti cablate. Noi ci interesseremo in particolare di WLAN (Wireless Local Area Network) che operano secondo lo standard IEEE 802.11. Esse sono note in ambito commerciale con la sigla Wi-Fi (Wireless Fidelity). In ambito accademico, e non solo, esistono diversi simulatori di reti IEEE 802.11. Uno strumento molto semplice e allo stesso tempo efficace che consente di descrivere l’evoluzione nel tempo di una grande varietà di sistemi sono le catene di Markov. Il punto di partenza di questa tesi è il modello sviluppato in [2] in cui viene modellato il meccanismo DCF (Distributed Coordination Functioning)

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Parole chiave

802.11
catene di markov
dcf
fading
fsmc
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path loss
rayleigh
shadowing
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wireless

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