İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi

Muhammet Ali KARABULUT, (Kafkas Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, 36000, Kars, Türkiye)
A F M Shahen SHAH (Yıldız Teknik Üniversitesi, Elektrik Elektronik Fakültesi, Elektronik Haberleşme Mühendisliği Bölümü, 34220, İstanbul, Türkiye)
Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi
4 2
Yıl: 2023 Cilt: 38 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 2095 - 2105 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.997670 İndeks Tarihi: 29-09-2023

İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi

Öz:
Bu çalışmada, insansız hava araçları (unmanned aerial vehicles, UAV) için işbirlikli iletim ortam erişim kontrolü (cooperative transmission medium access conrol, CT-MAC) protokolünün Nakagami-m kanal sönümlemesi üzerine performansı araştırılmıştır. Önerilen protokol, verimi artırmak için esas olarak doğrudan iletim (DT) ve işbirlikli iletim (CT) modlarını içermektedir. Ayrıca, uygun bir veri iletim modunu seçmek ve optimal röleyi seçmek için algoritma tanımlanmaktadır. Yalnızca doğrudan iletişim için özel olarak tasarlanmış IEEE 802.11 standartlarında tanımlanan mekanizma, işbirlikli iletişim için uygun değildir. Bu nedenle, yeni kontrol paketleri kullanılır ve mevcut kontrol paketi formatı, işbirliğine dayalı iletişimi desteklemek üzere değiştirilmiştir. Önerilen CT-MAC protokolünün performans analizini gerçekleştirmek için, doymamış Markov Zinciri modeline dayanan bir analitik model simülasyonla türetilip ve doğrulanmıştır. Benzetim sonuçları, önerilen protokolün sistem verimini en üst düzeye çıkardığını göstermektedir.
Anahtar Kelime: İşbirlikli Haberleşme IEEE 802.11 optimum röle

The impact of cooperative unmanned aerial vehicles communication under Nakagami-m fading channel

Öz:
In this study, the performance of cooperative transmission medium access control (CT-MAC) protocol for unmanned aerial vehicles (UAV) on Nakagami-m channel fading is investigated. The proposed protocol mainly includes direct transmission (DT) and cooperative transmission (CT) modes to increase throughput. Besides, the algorithm is defined to select a suitable data transmission mode and select the optimal relay. The mechanism defined in the IEEE 802.11 standards specifically designed for direct communication is not suitable for cooperative communication. Therefore, new control packets are used and the existing control packet format has been changed to support cooperative communication. To perform the performance analysis of the proposed CT-MAC protocol, an analytical model based on the unsaturated Markov Chain model is derived and validated by simulation. The simulation results show that the proposed protocol maximizes system efficiency.
Anahtar Kelime: Cooperative communication IEEE 802.11 Nakagami-m fading UAVs communication

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • 1. Karabulut M.A., Shah A.F.M.S., Ilhan H., Performance modeling and analysis of the IEEE 802.11 MAC protocol for VANETs, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 35 (3), 1575-1588, 2020.
  • 2. IEEE Standard for Information technology - Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks - Specific requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, IEEE 802.11, 2012.
  • 3. ITS G5–2009: European telecommunications standards institute, intelligent transport systems (ITS); European profile standard for the physical and medium access control layer of intelligent transport systems operating in the 5 GHz frequency band, ETSI, ES, 202 663 V1.1.0, 2009.
  • 4. IEEE Standard for Information technology—Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks—Specific requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, IEEE 802.11-2016, 2016.
  • 5. Tao X., Xu X. and Cui Q., An overview of cooperative communications, IEEE Communications Magazine, 50 (6), 65-71, 2012.
  • 6. Miao J., Li H., Zheng Z. and Wang C., Secrecy Energy Efficiency Maximization for UAV Swarm Assisted Multi-Hop Relay System: Joint Trajectory Design and Power Control, IEEE Access, 9, 37784-37799, 2021.
  • 7. Wang S., Liu J., Zhou S., Zhou L., Yin M., Hao H., Cooperative relay MAC protocol for ad hoc networks, IEEE International Conference on Commun. Technol. (ICCT), 612-616, 2017.
  • 8. Jayakody D. N. K., Perera T. D. P., Ghrayeb A. and Hasna M. O., Self- Energized UAV-Assisted Scheme for Cooperative Wireless Relay Networks, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 69 (1), 578- 592, 2020.
  • 9. Shah A. F. M. S., Ilhan H. and Tureli U., Designing and Analysis of IEEE 802.11 MAC for UAVs Ad Hoc Networks, IEEE 10th IEEE Annual Ubiquitous Computing, Electronics & Mobile Communication Conference (UEMCON), New York, USA, 934-939, 2019.
  • 10. Karabulut M. A., Shah A. F. M. S. and Ilhan H., OEC-MAC: A Novel OFDMA Based Efficient Cooperative MAC Protocol for VANETs, IEEE Access, 8, 94665-94677, 2020.
  • 11. You W., Dong C., Wu Q., Qu Y., Wu Y. and He R., Joint task scheduling, resource allocation, and UAV trajectory under clustering for FANETs, China Communications, 19 (1), 104-118, 2022.
  • 12. Nazib R. A. and Moh S., Routing Protocols for Unmanned Aerial Vehicle-Aided Vehicular Ad Hoc Networks: A Survey, IEEE Access, 8, 77535-77560, 2020.
  • 13. Tan X., Zuo Z., Su S., Guo X., Sun X. and Jiang D., Performance Analysis of Routing Protocols for UAV Communication Networks, IEEE Access, 8, 92212-92224, 2020.
  • 14. Wu Q., Routing protocol for heterogeneous FANETs with mobility prediction, China Communications, 19 (1), 186-201, 2022.
  • 15. Hassija V. et al., Fast, Reliable, and Secure Drone Communication: A Comprehensive Survey, IEEE Communications Surveys & Tutorials, 23 (4), 2802-2832, 2021.
  • 16. Karabulut M. A., Shah A. F. M. S. and Ilhan H., CR-MAC: Cooperative Relaying MAC Protocol for VANETs, IEEE 5th Scientific Meeting on Electrical-Electronics & Biomedical Engineering and Computer Science (EBBT), 1-4, 2019.
  • 17. Karabulut M. A., Shah A. F. M. S. and Ilhan H., Performance of the CR-MAC with Channel Fading and Capture Effect under Practical Traffic Scenarios for VANETs, IEEE 10th Annual Ubiquitous Computing, Electronics & Mobile Communication Conference (UEMCON), New York City, USA, 0647-0652, 2019.
  • 18. Bianchi G., Performance analysis of the IEEE 802.11 distributed coordination function, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 18 (3), 535-547, 2000.
  • 19. Malone D., Duffy K. and Leith D., Modeling the 802.11 Distributed Coordination Function in Nonsaturated Heterogeneous Conditions, IEEE/ACM Transactions on Networking, 15 (1), 159-172, 2007.
  • 20. Simon M. K., Alouini M. S., Digital Communication over Fading Channels, 2nd ed. John Wiley & Sons, 253-257, 2015.
  • 21. Jameel F., Haider M. A. and Butt A., Performance analysis of VANETs under Rayleigh, Rician, Nakagami-m and Weibull fading, IEEE International Conference on Communication, Computing and Digital Systems (C-CODE), Islamabad, 127-132, 2017.
  • 22. Karabulut M. A., Shah A. F. M. S. and Ilhan H., Performance modeling and analysis of the IEEE 802.11 DCF for VANETs, 9th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT), Munich, 346-351, 2017.
APA Karabulut M, Shah A (2023). İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi. , 2095 - 2105. 10.17341/gazimmfd.997670
Chicago Karabulut Muhammet Ali,Shah A. F. M. Shahen İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi. (2023): 2095 - 2105. 10.17341/gazimmfd.997670
MLA Karabulut Muhammet Ali,Shah A. F. M. Shahen İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi. , 2023, ss.2095 - 2105. 10.17341/gazimmfd.997670
AMA Karabulut M,Shah A İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi. . 2023; 2095 - 2105. 10.17341/gazimmfd.997670
Vancouver Karabulut M,Shah A İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi. . 2023; 2095 - 2105. 10.17341/gazimmfd.997670
IEEE Karabulut M,Shah A "İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi." , ss.2095 - 2105, 2023. 10.17341/gazimmfd.997670
ISNAD Karabulut, Muhammet Ali - Shah, A. F. M. Shahen. "İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi". (2023), 2095-2105. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.997670
APA Karabulut M, Shah A (2023). İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(4), 2095 - 2105. 10.17341/gazimmfd.997670
Chicago Karabulut Muhammet Ali,Shah A. F. M. Shahen İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38, no.4 (2023): 2095 - 2105. 10.17341/gazimmfd.997670
MLA Karabulut Muhammet Ali,Shah A. F. M. Shahen İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.38, no.4, 2023, ss.2095 - 2105. 10.17341/gazimmfd.997670
AMA Karabulut M,Shah A İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(4): 2095 - 2105. 10.17341/gazimmfd.997670
Vancouver Karabulut M,Shah A İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(4): 2095 - 2105. 10.17341/gazimmfd.997670
IEEE Karabulut M,Shah A "İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38, ss.2095 - 2105, 2023. 10.17341/gazimmfd.997670
ISNAD Karabulut, Muhammet Ali - Shah, A. F. M. Shahen. "İşbirlikli insansız hava araçlarının iletişiminin Nakagami-m sönümlemeli kanal altında etkisi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38/4 (2023), 2095-2105. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.997670
Sayfa Oluşturulma Tarihi
24-04-2024 9:13

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları