پروتكل تطبيقي و مشاركتي MAC در كاربردهاي ايمني در شبكه هاي اد هاك وسايل نقليه داراي راديو شناختي

Adaptive and collaborative MAC protocol in safety applications in ad-hoc networks of radio-cognitive vehicles

پخش سريع پيام ايمني (sm) در كاربردهاي آني در شبكه ‌هاي اد هاك وسايل نقليه راديويي شناختي (CR-VANETs) امري حياتي تلقي مي گردد. ورود كاربران اوليه (PU) و پيش بيني ناپذيري نسبي ترافيك به عنوان محدوديت هاي گلوگاه شبكه ظاهر مي شود و منجر به خدمات پخش غير قابل اعتماد مي شود. يك پروتكل كنترل دسترسي رسانه (MAC) بايستي اجازه مجادله منصفانه را بدهد، تطبيقي باشد و دربردارنده يك استراتژي جبراني براي بازپخش مجدد ارسال هاي ناموفق باشد. يك سري روابط بهينه سازي مبادله اي پيچيده وجود دارد كه در آن مقدار نامناسب پنجره مجادله منجر مي شود تا عملكرد شبكه بهينه نباشد. در اين مقاله، با استفاده از شرايط كاروش–كون–تاكر (KKT) يك مكانيسم عقبگرد پنجره مجادله پويا را ايجاد مي كنيم كه با تغيير زمان عقبگرد و با توجه به تراكم ترافيك، عملكرد شبكه را افزايش مي دهد. سپس اين الگوريتم را با استراتژي جبراني مشاركتي در طراحي پروتكل MAC تطبيقي و مشاركتي جديد ادغام مي كنيم، اين استراتژي در يك پارادايم پويا CR-VANET (ACCRV-MAC) قابل اجرا است. مدل تصميم‌ گيري زنجيره ‌اي ماركوف، اين پروتكل را مشخص مي‌ كند و شبيه ‌ساز شبكه -2، پارامترهاي عملكرد مختلف را تجزيه و تحليل مي‌ كند. اين مطالعه نشان مي‌ دهد كه ACCRV-MAC در مقايسه با پروتكل ‌هاي MAC موجود، توان عملياتي را تا 38.3 % بهبود مي ‌بخشد و تأخير شبكه را تا 49 % كاهش مي‌ دهد.

Fast transmission of safety message (sm) in real-time applications in cognitive radio vehicular ad hoc networks (CR-VANETs) is considered vital. Entry of primary users (PU) and relative unpredictability of traffic appear as network bottleneck limitations and lead to unreliable broadcast services. A media access control (MAC) protocol must allow fair contention, be adaptive, and include a compensation strategy for retransmitting failed transmissions. There are a series of complex trade-off optimization relationships where an inappropriate value of the contention window leads to suboptimal network performance. In this paper, we develop a dynamic contention window rollback mechanism using the Karosh–Kun–Tucker (KKT) condition, which increases network performance by varying the rollback time and according to traffic density. Then we integrate this algorithm with cooperative compensation strategy in designing a new adaptive and cooperative MAC protocol, this strategy is applicable in a dynamic CR-VANET (ACCRV-MAC) paradigm. A Markov chain decision model characterizes this protocol and the network simulator-2 analyzes various performance parameters. This study shows that ACCRV-MAC improves throughput by 38.3% and reduces network latency by 49% compared to existing MAC protocols.