ВІСНИК УНІВЕРСИТЕТУ "УКРАЇНА"

Серія "Інформатика, обчислювальна техніка та кібернетика"

ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЗПРОВОДОВИХ СИСТЕМ СТАНДАРТІВ 802.11 ЗА ПРОПУСКНОЮ ЗДАТНІСТЮ ТА ПРОДУКТИВНІСТЮ





PDF version

УДК 621.396

 

ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЗПРОВОДОВИХ СИСТЕМ СТАНДАРТІВ 802.11 ЗА ПРОПУСКНОЮ ЗДАТНІСТЮ ТА ПРОДУКТИВНІСТЮ

 

DOI 10.36994/2707-4110-2019-2-23-08

 

Наритник Т.М., к.т.н., проф. Науково-дослідний інститут телекомунікацій НТУУ «КПІ», Київ, Україна, director@mitris.com

Акопян П.Г., Науково-дослідний інститут телекомунікацій НТУУ «КПІ»,
Київ, Україна, director@mitris.com

Сайко В.Г., д.т.н.,проф. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна, vgsaiko@gmail.com

Корсун В.І., Український державний центр радіочастот, Київ, Україна, e-mail: korsun@ucrf.gov.ua

Сарапулов С.В.,Філія Управління «Укргазтехзв’язок» Акціонерне товарист­во «Укртрансгаз», Київ, Україна, e-mail: sarapulov-sv@utg.ua

 

 

Анотація: На поточний момент спостерігається експоненціальне зростання загального трафіку передачі даних мереж мобільного зв'язку. Для запобігання відмов і перевантажень необхідна реалізація нових технологій, впровадження інноваційних інфраструктурних рішень, а також оптимізація та збільшення ефективності використання існуючих мереж. Найбільш перспективним способом, з точки зору операторів мобільного зв'язку, є розвиток макрорівня та використання Wi-Fi для розвантаження мережі LTE-A (Wi-Fi Offloading). Однак, ефективність роботи алгоритмів вирішення конфлікту, що використовуються в сучасних системах передачі інформації Wi-Fi, істотно знижується зі збільшенням числа абонентів. В статті розглянуті особливості технічних характеристик сімейства новітніх стандартів Wi-Fi(IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac, IEEE 802.11aх), які призначені для розвантаження мереж мобільного зв'язку та якісного забезпечення послуг Інтернету речей. Оглядовий аналіз і порівняння протоколів новітніх стандартів ІЕЕЕ 802.11 показав, що технічно, Wi-Fi 6 має швидкість передачі даних, яка на 37% швидша, ніж 802.11ac, але що більш важливо, оновлена специфікація пропонує в 4 рази більшу пропускну здатність на одного користувача в багатолюдних місцях, а також більш високу енергоефективність, що має привести до збільшення часу автономної роботи пристроїв. Для досягнення цих поліпшень в стандарті 802.11ax реалізовано багато змін, в тому числі кілька багатокористувацьких технологій, запозичених з галузі стільникового зв'язку, а саме технології MU-MIMO і OFDMA, які значно підвищують пропускну здатність і продуктивність завдяки більш одночасним з'єднанням і більш ретельному використання спектра. Наведено результати імітаційного моделювання залежності затримки в передачі пакетів, середньої пропускної здатності точки доступу і величин втрат даних при використанні різних режимів колективного доступу до каналів мережі ІЕЕЕ 802.11n: розподіленої (DCF) і централізованої (PCF) функцій координації доступом. Для розробки імітаційної моделі мережі обрана програма OPNET Modeler, яка орієнтована на мережі радіозв'язку і дозволяє будувати моделі без програмування.

Ключові слова: мережа доступу, стандарт 802.11, безпроводові телекомунікаційні системи, модуляція OFDMА, метод множинного доступу, техноло­гія MU-MIMO, швидкість передачі даних, пропускна здатність, продуктивність, частотний діапазон.

 

COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF WIRELESS SYSTEMS OF 802.11 STANDARDS FOR CAPACITY AND PERFORMANCE

 

Narytnik T.N., Ph D, Prof. Research Institute of Telecommunications, NTUU «KPI», Kiev, Ukraine, director@mitris.com

Akopyan P. G., Research Institute of Telecommunications, NTUU «KPI», Kiev, Ukraine, director@mitris.com

Saiko V.G., Kyiv National Taras Shevchenko University, Kiev, Ukraine, vgsaiko@gmail.com

Korsun V.I., Ukrainian State Center of Radio Frequencies, Kiev, Ukraine, korsun@ucrf.gov.ua

Sarapulov S.V., Affiliate of Ukrgastekzvyaz, the Joint-Stock Company Ukrtransgaz, Kyiv, Ukraine, e-mail: sarapulov-sv@utg.ua

 

Abstract: At present, there is an exponential increase in the total data traffic of mobile networks. Implementation of new technologies, implementation of innovative infrastructure solutions, as well as optimization and increase of efficiency of use of existing networks are necessary to prevent failures and congestion. The most promising way, from a mobile operator's perspective, is to develop a macro level and use Wi-Fi to offload LTE-A (Wi-Fi Offloading). However, the efficiency of the conflict resolution algorithms used in modern Wi-Fi systems is significantly reduced with increasing number of subscribers. Features of the family of the latest Wi-Fi standards (IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac, IEEE 802.11ax), which are intended for unloading mobile networks and quality provision of Internet of Things, are considered in the article. A review and comparison of the protocols of the latest IEEE 802.11 standards showed that, technically, Wi-Fi 6 has a data rate that is 37% faster than 802.11ac, but more importantly, the updated specification offers 4 times more bandwidth per user in crowded places, as well as higher energy efficiency, which should increase the battery life of the devices. To achieve these improvements, 802.11ax has made many changes, including several multi-user technologies borrowed from the cellular industry, namely MU-MIMO and OFDMA technologies, which greatly increase bandwidth and productivity through more concurrent connections and more careful use of the spectrum.

The results of simulation modeling of the delay in packet transmission, average access point bandwidth and data loss values ​​using different modes of collective access to the IEEE 802.11n network channels: distributed (DCF) and centralized (PCF) access coordination functions. OPNET Modeler, which is radio-oriented and allows you to build models without programming, has been selected to develop the network simulation model.

Keywords: access network, 802.11 standard, wireless telecommunication systems, OFDM modulation, multiple access method, MU-MIMO technology, data transfer rate, bandwidth, performance, frequency range.



Номер сторінки у виданні: 8

Повернутися до списку новин