Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Przemysław Lerka

Metody przejścia perkolacyjnego w modelowaniu połączeń komunikacyjnych


Methods of percolation transfer to model communication links


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Małgorzata Langer
Praca dyplomowa ife obroniona 2010-10-05
Streszczenie pracy dyplomowej:
W obecnych czasach, gdy przenośne urządzenia są bardzo powszechne, bezprzewodowe sieci ad-hoc stają się coraz bardziej popularne i zyskują nowe zastosowania. Jednakże brak stałej topologii, mobilność elementów sieci, potrzeba zapewnienia pewności połączenia przy jednoczesnej wysokiej wydajności pracy oraz wpływ otoczenia na bezprzewodowe połączenia sprawiają, że tworzenie takich sieci, ich modelowanie i symulowanie jest znacznie bardziej skomplikowane niż w przypadku tradycyjnych sieci. Wymienione czynniki, a także wiele innych, powodują konieczność użycia modeli stochastycznych oraz niepewność wyników. Jednym z takich modeli jest model perkolacyjny będący przedmiotem tej pracy. Niniejszy dokument pozwala także zapoznać się z innymi alternatywnymi modelami o podobnym zastosowaniu. Perkolacja, w dosłownym znaczeniu, oznacza przesączanie czegoś przez substancję porowatą. Odbywa się ono w przypadkowy, możliwy do opisania za pomocą prawdopodobieństwa, sposób. Właśnie ta cecha pozwoliła na zastosowanie teorii perkolacji do modelowania połączeń w różnego rodzaju sieciach, których skuteczność może być również opisana w podobny sposób. Znajdując powiązanie pomiędzy parametrami sieci a tym prawdopodobieństwem, możliwe jest bardzo skuteczne i stosunkowo łatwe, modelowanie sieci. Głównym rezultatem symulacji są prawdopodobieństwa krytyczne, szczególnie te zapewniające pewność połączenia. Oprócz części teoretycznej niniejsza praca magisterska miała na celu stworzenie programu komputerowego pozwalającego na symulacje sieci ad-hoc. Powstały program zaprojektowany został na bazie wirtualnego eksperymentu, który polega na zbudowaniu sieci o określonych parametrach takich jak wielkość sieci, jej topologia, schemat transmitowania oraz, wspomniane wcześniej, prawdopodobieństwo transmisji. Parametry te mogą być modyfikowane w celu badania ich wpływu na symulowaną sieć. Jest ona również przedstawiona w sposób graficzny, a po wyborze odpowiedniej funkcji, program graficznie pokazuje ilość zduplikowanych wiadomości otrzymanych przez każdy element sieci. Poza możliwością symulacji pojedynczej sieci, stworzony program pozwala na wielokrotne powtórzenie wirtualnego eksperymentu w celu wykonania stochastycznych badań i obliczenia prawdopodobieństw krytycznych. W tej części programu, rezultaty przedstawione są w formie odpowiedniego wykresu. Taki rozszerzony eksperyment musi zostać powtórzony kilkukrotnie aby wyniki mogły zostać poddane analizie przy użyciu metody Monte Carlo. W celu ułatwienia generacji odpowiedniej ilości danych, program daje możliwość automatycznego powtórzenia opisanej serii eksperymentu oraz zapisania wyników do pliku zewnętrznego. Kolejnymi krokami są: import danych do programu Microsoft Excel, zastosowanie metody Monte Carlo oraz dyskusja otrzymanych wyników. W dokumencie tym znajduje się zatem opis oraz wyniki badań dotyczących wpływu, zarówno parametrów sieci na jej funkcjonowanie, jak i parametrów symulacji na jej skuteczność. W celu zainteresowania czytelnika omawianym modelem, podane zostały także przykładowe możliwości jego zastosowania.
Abstract:
Nowadays, when portable devices are very common, wireless ad-hoc networks are becoming more and more popular and they gain new applications. However, lack of fixed topology, mobility of elements, necessity of providing both certainty of connection and high efficiency at the same time, environmental impact on the wireless links causes that creation, modelling and simulation of such networks became more complex than traditional ones. Above mentioned factors, and many others, cause uncertainty of the results and requirement of the stochastic models application. One of those models is a percolation model, which is a subject of this thesis. However, following document also allows to become familiar with other alternative models. The percolation literally means the slow passage of a liquid through a filtering medium. This process happens in the random manner, which can be described with probability. Due to this feature, theory of percolation may be used to model communication links, which effectiveness can be characterized in similar way. Having the dependence between the network parameters and this probability, one can effectively and relatively easily model a network. The main results of the simulation are critical probabilities, especially sufficient and certainty probability. Apart from theoretical part, which aim was to become familiar with the percolation theory and the parameters influencing a network modelling, the main purpose of this thesis was to create a computer software simulating a network. Software was created on the base of virtual experiment, which consists of a single network generation with parameters like the network size, topology, broadcast scheme and, already mentioned, probability. Those parameters may be modified to investigate their influence on the simulated network. Software also shows a graphical representation of the network. What is more, with additional option, one may observe the number of packet duplicates in every element. Besides a single network simulation, created software allows a multiple repetition of the virtual experiment in order to perform stochastic researches and to calculate critical probabilities. In this part, results are presented in form of an appropriate graph. Users can specify additional parameters of such simulation like a range of probabilities, step of simulation and number of repetition for each step. Such extended experiment has to be repeated many times in order to obtain results applicable for the Monte Carlo method. Created software gives such possibility and allows to store the results in the external file. The next step is to import data to the Microsoft Excel, application of the Monte Carlo method, and the analysis and discussion of the obtained results. Therefore the following document contains description and results of the researches of the influence of the network parameters on its functionality, as well as simulation parameters on its effectiveness. In order to attract a reader, few interesting applications of the discussed model were also described.