Методы повышения производительности многоканальных устройств в сетях Wi-Fi 7 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Левицкий Илья Александрович

• Левицкий Илья Александрович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Левицкий Илья Александрович

Введение

Глава 1. Технология многоканальных передач

1.1. Случайный доступ к среде в IEEE

1.2. Физический уровень в IEEE 802.11a/g

1.3. Методы уменьшения накладных расходов

1.4. Увеличение ширины полосы в IEEE 802.11n/ac

1.5. Fast Session Transfer в IEEE 802.11ad/ay

1.6. OFDMA в IEEE 802.11ax

1.7. Описание технологии многоканальных передач в IEEE 802.11be

1.8. Обзор литературы и постановка задач диссертации

Глава 2. Исследование возможности режима ОПП

2.1. Влияние спектрального расстояния и других факторов на возможность режима ОПП

2.2. Возможность режима ОПП в мобильных МКУ

2.3. Метод условной поддержки режима ОПП

2.4. Выводы к главе

Глава 3. Разработка алгоритма управления агрегацией кадров ОПП МКУ

3.1. Обзор структуры BAW в МКП

3.2. Оптимальная работа алгоритма управления агрегацией при отсутствии потерь

3.3. Алгоритм управления агрегацией при наличии потерь MDPU

3.4. Численные результаты

3.5. Выводы к главе

Глава 4. Алгоритм управления доступом к среде НОПП МКУ

4.1. Обзор базовых алгоритмов управления методом доступа НОПП МКУ

4.2. Описание адаптивного алгоритма

4.3. Численные результаты

4.4. Выводы к главе

Заключение

Список литературы

Список иллюстративного материала

Список таблиц

Приложение А. Акты о внедрении результатов диссертации

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы повышения производительности многоканальных устройств в сетях Wi-Fi 7»

Актуальность работы

По мере развития инфокоммуникационных технологий появляются и все более широко используются приложения, требующие высокую скорость и низкую задержку при доставке данных. Примерами таких приложений являются приложения виртуальной реальности (англ.: Virtual Reality, VR), дополненной реальности (англ.: Augmented Reality, AR) и потокового вещания с высоким разрешением. Для удовлетворения их требований к скорости и задержке в 2024 г. опубликовано дополнение к стандарту технологии Wi-Fi — IEEE 802.11be — также известное как Wi-Fi 7. Одним из главных нововведений IEEE 802.11be является технология многоканальных передач (МКП). Она позволяет многоканальным устройствам (МКУ) (англ.: Multi-Link Device, MLD) использовать одновременно несколько частотных каналов для передачи данных. В отличие от предыдущих технологий, ранее описанных в стандарте IEEE 802.11, таких как объединение каналов (англ.: channel bonding), технология многоканальных передач более гибкая и позволяет эффективнее использовать частотные ресурсы. Это обеспечивается за счет независимого доступа к среде в каждом канале, возможности использования каналов разной ширины и независимого управления параметрами передачи в каждом из них.

На практике МКУ не всегда могут получать доступ к среде в разных каналах независимо из-за межканальной интерференции (англ.: inter-channel interference). Она возникает из-за неидеальности фильтров, когда передаваемый сигнал создает наводки на принимающем тракте в другом частотном канале. Этот эффект значительно ухудшает качество приема сигнала и не позволяет МКУ прослушивать один канал, когда оно передает в другом. Поэтому в дополнении IEEE 802.11be в зависимости

от взаимного влияния передач в паре каналов могут использоваться два режима работы: одновременные прием и передача (ОПП) (англ.: Simultaneous Transmission and Reception, STR), если нет взаимной межканальной интерференции, и неодновременные прием и передача (НОПП) (англ.: Non-Simultaneous Transmission and Reception, NSTR), если интерференция есть. Возможность «ОПП» является атрибутом конкретной пары каналов, а не всего МКУ. Однако в работе для простоты рассматриваются МКУ, работающие в двух каналах. Для краткости, будем называть МКУ с двумя каналами с поддержкой ОПП — ОПП МКУ, а без нее — НОПП МКУ.

Для достижения наилучшей производительности в реальных сценариях требуются алгоритмы, управляющие действиями как НОПП МКУ, так и ОПП МКУ. Первым требуется контролировать доступ к среде в разных каналах с учетом ограничения НОПП, что делает управление многоканальной передачей сложной задачей. Несмотря на то, что в дополнении IEEE 802.11be описаны методы доступа к каналу для МКУ, оно не специфицирует, какие именно следует применять методы и какие параметры передач использовать для достижения высокой скорости передачи.

Для эффективного использования канальных ресурсов устройства Wi-Fi передают длинные кадры, агрегирующие несколько пакетов данных. Часть пакетов может быть доставлена неуспешно, и для отслеживания передаваемых пакетов и повторной отправки недоставленных используется специальный буфер ограниченного объема. Это ограничение может приводить к нехватке пакетов, готовых к передаче, и уменьшению пропускной способности, что следует учитывать на МКУ для повышения эффективности передач.

Диссертация посвящена разработке и исследованию методов повышения пропускной способности многоканальных устройств Wi-Fi 7 с поддержкой и

без поддержки режима ОПП с учетом реальных сценариев практического использования.

Степень разработанности темы исследования

Исследования множественного доступа в беспроводных сетях, в том числе и для МКУ, и связанных с ним задач проводились во множестве работ. Среди них следует отметить работы российских и зарубежных ученых, таких как Е.А. Барабанова, К.А. Вытовтов, В.М. Вишневский, Ю.В. Гайдамака, А.В. Дворкович, А.Н. Красилов, Е.А. Крук, Н.А. Кузнецов,

A.А. Куреев, Е.А. Кучерявый, В.А. Логинов, А.И. Ляхов, А.А. Мальцев, К.Е. Самуйлов, С.Н. Степанов, А.М. Тюрликов, Е.М. Хоров, Б.С. Цыбаков,

B. Bellalta, G. Bianchi, W.B. Lee, A. Zubow, и др. Работы, посвященные МКП, можно разделить на три ключевых направления: (i) архитектура МКУ и межканальная интерференция, (ii) методы доступа, предотвращающие интерференцию при приеме, и (iii) правила распределения пакетов по каналам. Существует малое число исследований в первом направлении, которые посвящены межканальной интерференции и возможности использования режима ОПП в МКУ. Однако и эти исследования потеряли актуальность из-за прогресса в технологии IEEE 802.11 и улучшения качества оборудования. Большее число работ посвящено второму направлению, т. е. разработке и исследованию методов доступа НОПП МКУ. Однако эти работы не учитывают реальных характеристик внешнего трафика, что искажает оценку эффективности этих методов, или вовсе не решают задачу поиска лучшего метода доступа для увеличения пропускной способности. Более того, хотя метод доступа для НОПП МКУ уже стандартизирован в IEEE 802.11be, остается нерешенным вопрос о его оптимальном управлении. Исследования из третьего направления посвящены алгоритмам распределения пакетов и их агрегации в кадры для ОПП МКУ с целью уменьшения задержек. Однако влияние общей очереди и потери пакетов на пропускную способность в этих

работах не изучено. В частности из-за этого являются неэффективными рассматриваемые в литературе алгоритмы, где все доступные пакеты передаются в первом освободившемся канале или где в канале передается одинаковая доля пакетов. Наконец, в подавляющем большинстве работ рассматриваются лишь однородные канальные условия, т. е. равные емкости (максимальные пропускные способности канала с учетом накладных расходов) и загрузки каналов.

Объектом исследования являются беспроводные локальные сети Wi-Fi, а предметом исследования — методы множественного доступа многоканальных устройств Wi-Fi.

Целью диссертации является разработка алгоритмов и методов управления передачей данных для повышения производительности многоканальных устройств в сетях Wi-Fi 7. Для достижения поставленной цели в работе ставятся и решаются следующие задачи:

1. Экспериментальное определение области применимости режима ОПП и разработка метода, расширяющего эту область.

2. Разработка и исследование алгоритма управления агрегацией кадров в ОПП МКУ для повышения их пропускной способности при ограниченном размере буфера пакетов.

3. Разработка и исследование алгоритма управления доступом к среде для НОПП МКУ для повышения их пропускной способности при наличии одноканальных устройств.

Методы исследования

В диссертации используются методы математической статистики, теории оптимизации, теории вероятностей, теории случайных процессов, а также имитационного моделирования. Также в практической части работы используются методы планирования эксперимента, измерения, сравнения и анализа результатов.

Научная новизна

В диссертации работе получены следующие новые результаты:

1. Предложен метод условной поддержки режима ОПП, позволяющий МКУ сократить минимальное спектральное расстояние, при котором возможно использовать режим ОПП.

2. Разработан и исследован алгоритм управления агрегацией кадров в ОПП МКУ, учитывающий ограниченность общего для всех каналов буфера пакетов, а также число отправленных, но еще не подтвержденных пакетов.

3. Разработан и исследован алгоритм управления механизмом доступа к среде для НОПП МКУ в Wi-Fi 7, адаптивный к изменению загрузки каналов.

Практическая значимость работы

Практическая значимость диссертации заключается в определении условий, при которых в мобильных многоканальных устройствах возможно использование режима ОПП, а также в расширении области применимости этого режима. Кроме того, предложенные в данной работе алгоритмы позволяют увеличить пропускную способность многоканальных устройств Wi-Fi. Результаты работы внедрены и используются на практике, а также в учебном процессе на кафедре проблем передачи информации и анализа данных МФТИ в ИППИ РАН, что подтверждено соответствующими актами. В частности, разработанные алгоритмы использованы в НИР, выполняемых ИППИ РАН по проектам: РНФ «Моделирование, исследование и разработка алгоритмов управления для сверхвысокоскоростных

беспроводных локальных сетей передачи данных» (No 20-19-00788), Государственное задание ИППИ РАН «Разработка и анализ методов повышения производительности беспроводных сетей нового поколения» (No FFNU-2022-0036), Государственное задание ИППИ РАН «Методы

обеспечения сверхнадежной связи с малой задержкой для высокоавтоматизированных транспортных средств и беспилотных летательных аппаратов» (No FFNU-2025-0030), Государственное задание ИППИ РАН «Разработка и анализ многоканальных методов доступа для повышения производительности беспроводных локальных сетей нового поколения» (No FFNU-2025-0035). Разработанный метод условной поддержки режима ОПП представлен на собрании рабочей группы по стандартизации IEEE 802.11be.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработанный метод условной поддержки режима ОПП позволяет в смартфоне снизить требуемое спектральное расстояние для одновременного приема и передачи с 250 МГц до 100 МГц.

2. Сформулирована и доказана теорема об оптимальности разработанного алгоритма управления агрегацией в сценариях с каналами без потерь и с постоянными накладными расходами.

3. Для каналов с потерями разработанный алгоритм управления агрегацией повышает пропускную способность до 50% по сравнению с алгоритмами из литературы.

4. Разработанный алгоритм управления механизмом доступа для НОПП МКУ адаптивно выбирает наилучший режим работы в широком диапазоне сценариев.

Степень достоверности и апробация результатов

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на ведущих международных и российских конференциях: 23rd International Symposium on Theory, Algorithmic Foundations, and Protocol Design for Mobile Networks and Mobile Computing (г. Сеул, Южная Корея, 2022 г.), International Conference Engineering and Telecommunication (En&T), «Информационные технологии и системы» (Россия, 2020, 2021, 2023 гг.), «64-я Всероссийская

научная конференция МФТИ» (г. Долгопрудный, Россия, 2021 г.), а также на Московском телекоммуникационном семинаре и семинарах ИППИ РАН.

Публикации

По теме диссертации было опубликовано 13 работ: Работы [1-8] опубликованы в изданиях, индексируемых базами данных Scopus и Web of Science, в том числе [1-5] — в изданиях, включенных в «Белый список» (категория К1). Работы [9-12] опубликованы в сборниках трудов иных конференций. Предложение [13] опубликовано на портале mentor.ieee.org рабочей группы IEEE 802.11 и представлено на заседании комитета по стандартам локальных и городских сетей.

Подготовка к публикации полученных результатов проводилась совместно с соавторами. Во всех приведенных работах вклад соавторов заключался в постановке задач, частичном анализе литературы, частичном анализе численных результатов. Анализ технологии МКП в IEEE 802.11be [14], разработанные экспериментальные стенды и полученные с их помощью результаты [7-11, 13], а также являющиеся основными результатами диссертации метод условной поддержки режима ОПП [13], алгоритм управления агрегацией кадров и теорема о его оптимальности при нулевых потерях [5] и алгоритм управления доступом к среде многоканальных устройств [6,12] сделаны диссертантом лично.

Структура и объем работы

Данная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографии и приложения. Общий объем работы 124 страницы, включая 28 рисунков и 4 таблицы. Библиография включает 98 наименований.

Глава 1

Технология многоканальных передач

Беспроводные сети не только упрощают доступ к интернету, но и способствуют повсеместному развитию новых технологий, делая цифровые сервисы доступными в любое время и в любом месте. Они устраняют необходимость пользователей в проводном подключении и расширяют их возможности, позволяют им свободно перемещаться, оставаясь при этом на связи с онлайн-сервисами для работы, обучения или развлечений.

В последнее время популярность завоевывают новые приложения, связанные с трансляцией несжатого видео в сверхвысоком разрешении, виртуальной и дополненной реальностью, удаленной работой, облачным геймингом и облачными вычислениями. Эти приложения генерируют тяжелый трафик, и для его обслуживания беспроводные сети должны обеспечить большую пропускную способность.

Растущие требования приложений подталкивают разработчиков к созданию нового дополнения к стандарту IEEE 802.11be для будущего поколения беспроводных локальных сетей, Wi-Fi 7, с чрезвычайно высокой пропускной способностью (англ.: Extremely High Throughput, EHT) [3]. Ключевым нововведением в IEEE 802.11be является технология многоканальных передач, которой уделено особенно много внимания со стороны как группы разработчиков дополнения и представителей индустрии, так и академического сообщества. Технологию многоканальных передач можно использовать как раз с целью обеспечения более высокой пропускной способности. Хотя этому же способствует и объединение каналов, которое освещено в разделе 1.4, оно имеет ряд ограничений. Во-первых, даже при использовании множественного доступа с ортогональным частотным

разделением каналов (англ.: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA), описанного в разделе 1.6, точка доступа (англ.: Access Point, AP) Wi-Fi не может принимать данные в одних каналах или ресурсных блоках одновременно с передачей в других. Во-вторых, передача в широком канале будет невозможна, если основной канал занят, а остальные каналы свободны. В-третьих, работа в широком канале потребляет больше энергии, что имеет решающее значение для мобильных устройств. Наконец, различные части широкого канала могут иметь разные свойства и уровни помех, поэтому им могут потребоваться разные параметры доступа к среде и другие механизмы. Некоторые МКУ — ОПП, и каждый интерфейс принимает свои собственные параметры доступа к среде и может передавать или получать пакеты независимо. Это позволяет ОПП МКУ достигать чрезвычайно высокой пропускной способности.

Многоканальные передачи лишены вышеуказанных недостатков за счет независимой работы ОПП МКУ в каждом канале (есть определенные ограничения для НОПП МКУ). Соответственно, многоканальные передачи могут считаться полноправной альтернативой механизма объединения каналов. При определенных условиях в МКП доступ к среде в каждом канале осуществляется независимо и с различными параметрами [14]. В отличие от объединения каналов, в МКП нет необходимости получать доступ в так называемом основном канале, прежде чем использовать дополнительные каналы. Таким образом, перегрузка одного канала не приводит к блокировке остальных. Более того, многоканальная передача стала прямой заменой использования несмежных каналов, например 80+80, как описано в разделе 1.4. Теперь расстояние между двумя каналами может не ограничено сверху, а также сами каналы могут иметь разную ширину, например 40 МГц в диапазоне 2,4 ГГц и 160 МГц в диапазоне 5 ГГц. Кроме того, поскольку для разных каналов используются разные радиоинтерфейсы,

проблема высокого соотношения пиковой мощности к средней мощности сигнала (англ.: Peak-to-Average Power Ratio, PAPR) менее выражена, чем при использовании объединения каналов. В дополнение, технология многоканальных передач способствует более быстрому переключению каналов, чем механизм FST (англ.: Fast Session Transfer — быстрое переключение сессии), который описан в разделе 1.5. Наконец, важным аспектом является раздельное управление каналами, в том числе выбор параметров передачи кадров и доступ к среде, что особенно полезно, если условия в разных частях спектра различаются.

Стоит заметить, что некоторые современные устройства уже имеют возможность подключаться по нескольким каналам к одной или даже к разным точкам доступа. Однако это техническое решение не позволяет улучшить обслуживание трафика одного приложения, поскольку потоки данных на разных каналах независимы [15, 16]. Использование технологии многоканальных передач не воспринимается протоколами сетевого уровня и выше, как передачи в двух разных соединениях — разделение трафика производится только на канальном уровне. Это позволяет эффективно ускорить обслуживание даже одного потока данных от одного приложения.

В целом, внедрение многоканальной передачи считается переломным моментом для технологии Wi-Fi. Спецификация нововведения в IEEE 802.11be потребовало массу усилий по пересмотру архитектуры, режимов передачи, доступа к среде, управления и т. д. Отметим, что технология многоканальных передач даже рассматривалась для использования при разработке дополнения IEEE 802.11bb для беспроводной связи в видимом спектре [4]. Тогда можно было бы одновременную связь с использованием нескольких светодиодов и фотодетекторов, работающих в разных частях видимого спектра (например, в инфракрасном, красном, зеленом и синем диапазонах).

Основным предметом внимания для технологии многоканальных передач являются соответствующие методы множественного доступа. В литературе существует множество работ посвященных разработке, исследованию и усовершенствованию методов множественного доступа [1719]. Однако поскольку функционирование этих методов в многоканальных устройствах не является абсолютно независимым, результаты этих работ непосредственно не применимы для решения поставленных в диссертации задач. Рассмотрим далее, как метод доступа к среде реализован и технологии Wi-Fi, в том числе в IEEE 802.11be.

В разделе 1.1 разбираются основополагающие правила доступа к среде в IEEE 802.11. В разделе 1.2 кратко описывается физический уровень дополнения IEEE 802.11a, ставший основой для последующих дополнений и значительно увеличивший скорость передачи данных. В разделе 1.3 описаны методы сокращения протокольных издержек в виду увеличенной скорости передачи данных. В разделе 1.4 раскрыты особенности метода объединения каналов из IEEE 802.11n/ac и соответствующего метода доступа к среде. В разделе 1.5 кратко разобраны особенности физического уровня IEEE 802.11ad/ay в миллиметровом диапазоне и механизма для быстрого переключения соединения. В разделе 1.6 описан множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов из IEEE 802.11ax, призванный повысить спектральную эффективность передач. В разделе 1.7.1 кратко описаны цели и нововведения дополнения IEEE 802.11be, а в разделе 1.7 подробно раскрыты разные аспекты технологии многоканальных передач. В последнем разделе 1.8 приведен обзор литературы и обоснована постановка задач диссертации.

1.1. Случайный доступ к среде в IEEE 802.11

1.1.1. Distributed Coordination Function

В стандарте IEEE 802.11 за основу множественного доступа взят метод прослушивания несущей с избеганием коллизий (англ.: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA) [20]. Устройство под управлением CSMA/CA прослушивает канал и передает в нем, только когда он свободен. Если же канал оказался занят, то передача откладывается, пока он не освободится.

В IEEE 802.11 по таким правилам

построен режим распределенного управления (англ.: Distributed Coordination Function, DCF), который упрощенно работает так. После завершения передачи очередного кадра, станция вступает в режим соревнования за канал, в течение которого отсчитывает случайное время с помощью процедуры отсрочки. Станция инициализирует счетчик отсрочки случайным значением, выбранным равновероятно из диапазона от 0 до максимального размера конкурентного окна (англ.: Contention Window, CW). Затем счетчик отсрочки декрементируется с каждым временным интервалом длительностью а, пока среда остается свободной. Если среда становится занятой из-за передачи другого устройства, счетчик отсрочки приостанавливается. Отсчет отсрочки продолжается только после того, как среда вновь оказывается незанятой в течение межкадрового определенного интервала. Этот интервал равен DIFS (англ.: DCF InterFrame Space, межкадровый интервал DCF), если канал был занят успешно принятым кадром или шумом, или EIFS (англ.: Extended InterFrame Space, расширенный межкадровый интервал), если кадр был обнаружен, но принят неуспешно. Когда счетчик отсрочки достигает нуля, станция получает доступ к среде и предпринимает попытку передачи. В случае успешной передачи, подтвержденной получением подтверждающего

кадра, станция сбрасывает размер конкурентного окна до минимального значения CWmin. В случае неуспешной передачи, размер конкурентного окна удваивается, пока не достигнет CWmax, и процесс повторяется с новым случайным временем отсрочки.

1.1.2. Enhanced Distributed Channel Access

Начиная с дополнения IEEE 802.11e, стал использоваться улучшенный распределенный доступ к каналу (англ.: Enhanced Distributed Channel Access, EDCA), который распространен в современных устройствах Wi-Fi. В нем введено дифференцированное обслуживание разных типов трафика, для чего введены четыре категории доступа, различающиеся по приоритету. Каждой категории выделен отдельный буфер для пакетов и назначены свои параметры доступа, в частности CWmin, CWmax и длительность AIFS (англ.: Arbitration InterFrame Space, дифференцирующий межкадровый интервал), являющегося аналогом DIFS в DCF. Более приоритетным категориям назначаются параметры, позволяющие получать доступ в среднем быстрее, чем менее приоритетным. Процессы доступа для каждой категории работают одновременно, и передается пакет из той категории, где отсрочка завершилась раньше. Если отсрочки нескольких категорий завершились одновременно, то передается более приоритетная категория, а другие считают, что произошла неуспешная передача.

1.1.3. Физическая и виртуальная занятость канала

Как уже сказано, для случайного доступа в IEEE 802.11 станции необходимо прослушивать канал. Для этого используются понятия физической занятости и виртуальной занятости. При прослушивании среды станция определяет, что канал занят физически, (i) если мощность любого

принимаемого сигнала превышает энергетический порог занятости в -62 дБм на 20 МГц, (ii) она обнаружила преамбулу кадра Wi-Fi, (iii) передает кадр, или (iv) принимает кадр сама.

Механизм виртуальной занятости, называемый Network Allocation Vector (NAV), используется, чтобы защитить канал от передач других станций, которые могут помешать приему очередного ожидаемого кадра. Например, станция может зарезервировать время виртуально после передачи своего кадра, чтобы принять кадр подтверждения (англ.: acknowledgement, ACK). Для этого она в заголовке канального уровня (англ.: Meduim Access Control layer, MAC layer) своего кадра в поле Duration указывает длительность интервала, в течение которого после этого кадра другие станции должны воздержаться от передачи.

Если станция принимает кадр с ненулевым полем Duration, после окончания кадра она устанавливает таймер NAV в указанное в поле время. Пока таймер отсчитывает время, канал считается виртуально занятым. Если во время счета таймера станция получает еще один кадр с новым значением поля Duration, которое больше текущего значения таймера, то значение таймера устанавливается в новую величину. Помимо защиты кадра ACK, NAV используется также в механизме Request-to-send/Clear-to-send (RTS/CTS), чтобы дополнительно защитить передачу самого кадра данных.

1.2. Физический уровень в IEEE 802.11a/g

В дополнениях IEEE 802.11a/g для передачи кадра используется мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (англ.: Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, OFDM), которое продолжает использоваться почти во всех последующих дополнениях. При модуляции

OFDM сигнал разбивается на OFDM-символы, длительность которых равна 4 мкс, включая 0,8 мкс на защитный интервал. В каждом символе сигнал передается на уплотненных поднесущих частотах с интервалом в з 2 мкс = 312,5 кГц. В IEEE 802.11a/g используется 64 поднесущих, формирующих канал шириной 20 МГц. Поднесущие нумеруются с -32 до 31, начиная с наименьшей частоты. Крайние поднесущие с -32 по -27 и с 27 по 31 являются «защитными», а поднесущая 0 — центральная, и они не используются для передачи сигнала. На поднесущих -21, -7, 7 и 21 передается заранее известный опорный сигнал для коррекции фазы. Остальные 48 поднесущих модулируются при помощи квадратурной амплитудной модуляции и содержат полезную нагрузку. Конкретная модуляция, а также скорость сверточного кода, определяется выбранной сигнально-кодовой конструкцией (СКК). В IEEE 802.11a определены 8 СКК, и они различаются по скорости, от 6 до 54 Мбит/с (что значительно превышает максимальную скорость в 2 Мбит/c, доступную до внедрения OFDM). Чем быстрее скорость СКК, тем больше требуется отношение сигнал-шум для успешного приема и декодирования кадра. В дополнении к стандарту IEEE 802.11be, рассматриваемом в диссертации, число поднесущих может быть увеличено 3984, а максимальная скорость передачи данных может достигать 2882 Мбит/с в одном пространственном потоке.

1.3. Методы уменьшения накладных расходов

Для достижения большей фактической пропускной способности необходимо уменьшать объем накладных расходов. Вопрос об уменьшении накладных расходов стал особенно актуален, когда номинальная скорость передачи в сетях IEEE 802.11 сильно выросла. Длительность передачи того же объема полезных данных уменьшилась, но время, затраченное на

физические заголовки кадров, межкадровые интервалы, время соревнования за канал и т. д. осталось прежним и стало занимать большую долю.

Механизм TXOP (англ.: transmission opportunity — возможность передачи), описанный в дополнении IEEE 802.11e позволяет сократить накладные расходы, вызванные необходимостью повторного соревнования за канал перед передачей каждого кадра. С механизмом TXOP станция может занять канал виртуально для передачи нескольких кадров сразу. Общая длительность промежутка времени TXOP не должна превышать величину ТХОРцтц, зависящую от категории доступа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Левицкий Илья Александрович, 2025 год

Список литературы

1. Korolev Nikolay, Levitsky Ilya, Startsev Ivan et al. Study of Multi-link Channel Access Without Simultaneous Transmit and Receive in IEEE 802.11be Networks // IEEE Access. 2022. Vol. 10. Pp. 126339-126351.

2. Korolev Nikolay, Levitsky Ilya, Khorov Evgeny. Analytical Model of Multi-link Operation in Saturated Heterogeneous Wi-Fi 7 Networks // IEEE Wireless Communications Letters. 2022. Vol. 11, no. 12. Pp. 2546-2549.

3. Khorov Evgeny, Levitsky Ilya, Akyildiz Ian F. Current Status and Directions of IEEE 802.11be, the Future Wi-Fi 7 // IEEE Access. 2020. Vol. 8. Pp. 88664-88688.

4. Khorov Evgeny, Levitsky Ilya. Current Status and Challenges of Li-Fi: IEEE 802.11bb // IEEE Communications Standards Magazine. 2022. Vol. 6, no. 2. Pp. 35-41.

5. Paroshin Vladislav, Levitsky Ilya, Loginov Vyacheslav, Khorov Evgeny. Aggregation Algorithm to Increase Throughput of Multi-link Wi-Fi 7 Devices // IEEE Wireless Communications Letters. 2024. Vol. 13, no. 12. Pp. 3484-3487.

6. Банков Д.В., Богданов Е.С., Левицкий И.А. и др. Исследование адаптивного алгоритма управления ожиданием при доступе к среде в сетях IEEE 802.11be // Информационные процессы. 2023. Т. 23, № 4. С. 642-651. (Перевод: Bankov D.V., Bogdanov E.S., Levitsky I.A., Loginov V.A., Khorov E.M. Study of an Adaptive Waiting Control Algorithm for Channel Access in IEEE 802.11be Networks //Journal of Communications Technology and Electronics. - 2024.).

7. Levitsky Ilya, Okatev Yaroslav, Khorov Evgeny. Study on Simultaneous Transmission and Reception on Multiple Links in IEEE 802.11be Networks // 2020 International Conference Engineering and Telecommunication (En&T) /

IEEE. 2020. Pp. 1-4.

8. Levitsky Ilya, Okatev Yaroslav, Khorov Evgeny. Feasibility of Simultaneous Transmit and Receive in Wi-Fi 7 Multi-link Devices // Proceedings of the Twenty-Third International Symposium on Theory, Algorithmic Foundations, and Protocol Design for Mobile Networks and Mobile Computing. 2022. Pp. 293-294.

9. Левицкий И.А., Окатьев Я.Е. Исследование возможности использования нескольких каналов Wi-Fi в дуплексном режиме // Информационные технологии и системы 2020 (ИТиС 2020). 2020. Pp. 155-168.

10. Левицкий И.А., Окатьев Я.Е. Исследование возможности использования асинхронной многоканальной передачи мобильными устройствами Wi-Fi // Информационные технологии и системы 2021 (ИТиС 2021). 2022. Pp. 117-130.

11. Левицкий И.А., Окатьев Я.Е. Исследование возможности использования асинхронной многоканальной передачи мобильными устройствами в сетях Wi-Fi // Труды 64-й Всероссийской научной конференции МФТИ. Радиотехника и компьютерные технологии. 2022. Pp. 117-130.

12. Богданов Е.С., Левицкий И.А. Адаптивный алгоритм управления ожиданием при доступе к среде для многоканальных устройств Wi-Fi 7 // Информационные технологии и системы 2023 (ИТиС 2023). 2023. Pp. 284-286.

13. Khorov Evgeny, Bankov Dmitry, Levitsky Ilya, Okatev Yaroslav. Conditional STR- CID 13212 // Doc: IEEE 802.11-21/1887r1. 2022.— July.

14. Deng Cailian, Fang Xuming, Han Xiao et al. IEEE 802.11 be Wi-Fi 7: New challenges and opportunities // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2020. Vol. 22, no. 4. Pp. 2136-2166.

15. The Ultimate Wi-Fi Access Point: Which Wi-Fi 6 Features Define the New Premium Tier? (дата обращения: 10.07.2025). URL: https://bit.ly/

2xke8in.

16. UniFi AC 802.11AC Dual-Radio Access Points. (дата обращения: 10.07.2025). URL: https://dl.ubnt.com/datasheets/unifi/UniFi_AC_ APs_DS.pdf.

17. Вишневский В.М., Ляхов А.И. Оценка пропускной способности локальной беспроводной сети при высокой нагрузке и помехах // Автоматика и телемеханика. 2001. no. 8. Pp. 81-96.

18. Царев А.С., Хайров Э.М., Гайдамака Ю.В., Шоргин С.Я. Аналитическая модель протокола множественного доступа с прослушиванием канала для приложений индустриального интернета вещей // Системы и средства информатики. 2021. Vol. 31, no. 2. Pp. 16-25.

19. Korolev G.S., Kureev A.A., Lyakhov A.I., Khorov E.M. Performance Evaluation of Uplink Non-Orthogonal Multiple Access with Reservation Signals in Wi-Fi Networks // Journal of Communications Technology and Electronics. 2022. Vol. 67, no. 12. Pp. 1513-1520.

20. Kleinrock Leonard, Tobagi Fouad. Packet Switching in Radio Channels: Part I - Carrier Sense Multiple-Access Modes and Their Throughput-Delay Characteristics // IEEE Transactions on Communications. 1975. Vol. 23, no. 12. Pp. 1400-1416.

21. Deek Lara, Garcia-Villegas Eduard, Belding Elizabeth et al. Intelligent channel bonding in 802.11 n WLANs // IEEE Transactions on Mobile Computing. 2013. Vol. 13, no. 6. Pp. 1242-1255.

22. Zhou Pei, Cheng Kaijun, Han Xiao et al. IEEE 802.11ay-based mmWave WLANs: Design challenges and solutions // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2018. Vol. 20, no. 3. Pp. 1654-1681.

23. Marcus Michael, Pattan Bruno. Millimeter wave propagation: spectrum management implications // IEEE Microwave Magazine. 2005. Vol. 6, no. 2. Pp. 54-62.

24. Khorov Evgeny, Kiryanov Anton, Lyakhov Andrey, Bianchi Giuseppe. A Tutorial on IEEE 802.11ax High Efficiency WLANs // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2018. Vol. 21, no. 1. Pp. 197-216.

25. Huang Po-Kai, Cariou Laurent, Stacey Robert et al. Extremely Efficient Multi-band Operation // Doc: IEEE 802.11-19/0822r9. 2019. — November.

26. Lopez-Raventos Alvaro, Bellalta Boris. Multi-Link Operation in IEEE 802.11be WLANs // IEEE Wireless Communications. 2022. Vol. 29, no. 4. Pp. 94-100.

27. Chitrakar Rojan, Huang Lei, Ding Yanyi, Urabe Yoshio. Multi-link acknowledgment // Doc: IEEE 802.11-19/1512r6. 2019. — November.

28. Seok Yongho, Yee James, Liu Jianhan, Pare Thomas. Synchronous Multi-Link Operation // Doc: IEEE 802.11-19/1305r4. 2020. —April.

29. Murti Wisnu, Yun Ji-Hoon. Multi-link operation with enhanced synchronous channel access in IEEE 802.11 be wireless LANs: Coexistence issue and solutions // Sensors. 2021. Vol. 21, no. 23. P. 7974.

30. Dmitry Akhmetov, Cariou Laurent, Das Dibakar. Discussion on methods for synchronous ML operations // Doc: IEEE 802.11-20/0993r3. 2020.— August.

31. Carrascosa-Zamacois Marc, Geraci Giovanni, Galati-Giordano Lorenzo et al. Understanding multi-link operation in Wi-Fi 7: Performance, anomalies, and solutions // 2023 IEEE 34th Annual International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC) / IEEE. 2023. Pp. 1-6.

32. Tan Wee Lum, Bialkowski Konstanty, Portmann Marius. Evaluating adjacent channel interference in IEEE 802.11 networks // 2010 IEEE 71st Vehicular Technology Conference / IEEE. 2010. Pp. 1-5.

33. Angelakis Vangelis, Papadakis Stefanos, Siris Vasilios A., Traganitis Apostolos. Adjacent channel interference in 802.11a is harmful: Testbed validation of a simple quantification model // IEEE Communications Magazine. 2011. Vol. 49, no. 3. Pp. 160-166.

34. Nachtigall Jens, Zubow Anatolij, Redlich Jens-Peter. The impact of adjacent channel interference in multi-radio systems using IEEE 802.11 // 2008 International Wireless Communications and Mobile Computing Conference / IEEE. 2008. Pp. 874-881.

35. Zubow Anatolij, Sombrutzki Robert. Adjacent channel interference in IEEE 802.11n // 2012 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC) / IEEE. 2012. Pp. 1163-1168.

36. Seok Yongho, Liu Jianhan, Yee James. Constrained Multi-link Operation // Doc: IEEE 802.11-19/1959r1. 2020.— March.

37. Seok Yongho, Liu Jianhan, Yee James. Multi-link Constraint Signaling // Doc: IEEE 802.11-20/0527r0. 2020.— July.

38. Monajemi Pooya, Hart Brian. STR Capability Report // Doc: IEEE 802.11-20/0809r0. 2020. — May.

39. ElRakabawy Sherif M., Frohn Simon, Lindemann Christoph. Scalemesh: a scalable dual-radio wireless mesh testbed // 2008 5th IEEE Annual Communications Society Conference on Sensor, Mesh and Ad Hoc Communications and Networks Workshops / IEEE. 2008. Pp. 1-6.

40. Akyildiz Ian F., Wang Xudong, Wang Weilin. Wireless mesh networks: a survey // Computer networks. 2005. Vol. 47, no. 4. Pp. 445-487.

41. Saputra Yuris Mulya, Yun Ji-Hoon. E-MICE: Energy-efficient concurrent exploitation of multiple Wi-Fi radios // IEEE Transactions on Mobile Computing. 2016. Vol. 16, no. 7. Pp. 1870-1880.

42. Lacalle Guillermo, Val Inaki, Seijo Oscar et al. Analysis of latency and reliability improvement with multi-link operation over 802.11 // 2021 IEEE 19th International Conference on Industrial Informatics (INDIN) / IEEE. 2021. Pp. 1-7.

43. Naik Gaurang, Ogbe Dennis, Park Jung-Min. Can Wi-Fi 7 support real-time applications? On the impact of multi link aggregation on latency // ICC

2021-IEEE International Conference on Communications / IEEE. 2021. Pp. 1-6.

44. Bellalta Boris, Carrascosa Marc, Galati-Giordano Lorenzo, Geraci Giovanni. Delay analysis of IEEE 802.11 be multi-link operation under finite load // IEEE Wireless Communications Letters. 2023. Vol. 12, no. 4. Pp. 595-599.

45. Carrascosa Marc, Geraci Giovanni, Knightly Edward, Bellalta Boris. An experimental study of latency for IEEE 802.11be multi-link operation // ICC 2022-IEEE International Conference on Communications / IEEE. 2022. Pp. 2507-2512.

46. Zhou Pei, Fang Xuming, Wang Xianbin, Yan Li. Multi-beam transmission and dual-band cooperation for control/data plane decoupled WLANs // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2019. Vol. 68, no. 10. Pp. 9806-9819.

47. Shen Muyuan, Zhang Jie, Yin Hao et al. Delay in Multi-Link Operation in ns-3: Validation and Impact of Traffic Splitting // Proceedings of the 2024 Workshop on ns-3. 2024. Pp. 19-26.

48. Alsakati Molham, Pettersson Charlie, Max Sebastian et al. Performance of 802.11be Wi-Fi 7 with multi-link operation on AR applications // 2023 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC) / IEEE. 2023. Pp. 1-6.

49. Jin Tong, Guo Jianlan, Lin Liangyu et al. Performance analysis of synchronous multilink MAC protocol with automatic repeat request // Mobile Information Systems. 2022. Vol. 2022, no. 1. P. 4049008.

50. Iturria-Rivera Pedro Enrique, Chenier Marcel, Herscovici Bernard et al. RL Meets Multi-Link Operation in IEEE 802.11be: Multi-Headed Recurrent Soft-Actor Critic-based Traffic Allocation // ICC 2023-IEEE International Conference on Communications / IEEE. 2023. Pp. 4001-4006.

51. Kulshrestha Jagrati, Akhtar Nadeem, Hathi Preyas, Maity Mukulika. LFTA: Legacy Friendly Traffic Allocation Strategy for Multi-Link Operation in

WiFi7 // 2024 16th International Conference on COMmunication Systems & NETworkS (COMSNETS) / IEEE. 2024. Pp. 448-456.

52. Kondo Yoshihisa, Hiroyuki YOMO, Yokoyama Hiroyuki. A low latency transmission control for multi-link WLAN // 2020 29th International Conference on Computer Communications and Networks (ICCCN) / IEEE. 2020. Pp. 1-6.

53. Wang Zhou, Fang Xuming, Yan Li et al. Intelligent hybrid automatic repeat request retransmission for multi-band Wi-Fi networks // IET Communications. 2021. Vol. 15, no. 9. Pp. 1249-1258.

54. Iturria-Rivera Pedro Enrique, Chenier Marcel, Herscovici Bernard et al. Channel Selection for Wi-Fi 7 Multi-Link Operation via Optimistic-Weighted VDN and Parallel Transfer Reinforcement Learning // 2023 IEEE 34th Annual International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC). 2023. Pp. 1-6.

55. Medda Daniele, Iossifides Athanasios, Chatzimisios Periklis. Study of Band Allocation Policies in IEEE 802.11 be Networks with Devices of Different Capabilities // ICC 2023-IEEE International Conference on Communications / IEEE. 2023. Pp. 3205-3209.

56. Anwar Waqar, Dev Sourav, Kulkarni Kedar et al. On PHY Abstraction Modeling for IEEE 802.11ax based Multi-Connectivity Networks // 2019 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC) / IEEE. 2019. Pp. 1-7.

57. Zhang Lyutianyang, Yin Hao, Roy Sumit et al. IEEE 802.11be Network Throughput Optimization with Multi-link Operation and AP Controller // IEEE Internet of Things Journal. 2024.

58. Kondo Yoshihisa, Yomo Hiroyuki, Yokoyama Hiroyuki. Multi-AP multi-link aggregation for high data rate real-time applications // 2020 IEEE 17th Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC) /

IEEE. 2020. Pp. 1-2.

59. Inamullah Muhammad, Raman Bhaskaran. 802.11ac Frame Aggregation is Bottlenecked: Revisiting the Block ACK // Proceedings of the 22nd International ACM Conference on Modeling, Analysis and Simulation of Wireless and Mobile Systems. 2019. Pp. 45-49.

60. Park Hyunhee, You Cheolwoo. Latency impact for massive real-time applications on multi link operation // 2021 IEEE Region 10 Symposium (TENSYMP) / IEEE. 2021. Pp. 1-5.

61. Zhu Linjie, Gu Liang, Chen Rongliang. A retransmission scheme in IEEE 802.11be synchronized multi-link WLANs // IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences. 2023. Vol. 106, no. 5. Pp. 871-875.

62. Lopez-Raventos Alvaro, Bellalta Boris. Dynamic Traffic Allocation in IEEE 802.11be Multi-link WLANs // IEEE Wireless Communications Letters. 2022.

63. Abdalhafid Alsadg A, Subramaniam Shamala K, Zukarnain Zuriati A, Ayob Fahrul H. Multi-Link Operation in IEEE 802.11be Extremely High Throughput: A Survey // IEEE Access. 2024.

64. Huang Kaiwen, Huang Lei, Quan Yingqiao et al. Mutli-link channel access schemes for IEEE 802.11be extremely high throughput // IEEE Communications Standards Magazine. 2022. Vol. 6, no. 3. Pp. 46-51.

65. Akhmetov Dmitry, Cariou Laurent, Das Dibakar. Performance aspects of Multi-link operations with constraints // Doc: IEEE 802.11-19/1541r1. 2019. — November.

66. Akhmetov Dmitry, Cariou Laurent, Das Dibakar. Follow up of discussion on multi-link operation with leakage on non-AP MLD // Doc: IEEE 802.11-20/0106r4. 2020. —March.

67. Dahlman Erik, Parkvall Stefan, Skold Johan. 4G, LTE-Advanced Pro and the

Road to 5G. Academic Press, 2016.

68. Gast Matthew. 802.11ac: A survival guide. O'Reilly Media, Inc., 2013.

69. Sathya Vanlin, Kala Srikant Manas, Naidu Kalpana. Heterogenous networks: From small cells to 5G NR-U // Wireless Personal Communications. 2023. Vol. 128, no. 4. Pp. 2779-2810.

70. Zhdanovskiy Vyacheslav, Loginov Vyacheslav, Lyakhov Andrey, Khorov Evgeny. A comparative study on multi-channel access methods in 5G NR-U networks // 2020 IEEE International Black Sea Conference on Communications and Networking (BlackSeaCom) / IEEE. 2020. Pp. 1-6.

71. Логинов В.А., Троегубов А.Ю., Ляхов А.И., Хоров Е.М. Исследование многоканального метода доступа в сетях NR-U в сценариях совместного существования двух операторов // Информационные процессы. 2022. Vol. 22, no. 3. Pp. 141-154.

72. Троегубов А.Ю., Логинов В.А., Ляхов А.И., Хоров Е.М. Исследование метода разрешения коллизий в сетях NR-U при использовании многоканального доступа типа A // Информационные процессы. 2022. Vol. 22, no. 4. Pp. 394-403.

73. Sathya Vanlin, Kala Srikant Manas, Rochman Muhammad Iqbal et al. Standardization advances for cellular and Wi-Fi coexistence in the unlicensed 5 and 6 GHz bands // GetMobile: Mobile Computing and Communications. 2020. Vol. 24, no. 1. Pp. 5-15.

74. Naik Gaurang, Park Jung-Min, Ashdown Jonathan, Lehr William. Next generation Wi-Fi and 5G NR-U in the 6 GHz bands: Opportunities and challenges // IEEE Access. 2020. Vol. 8. Pp. 153027-153056.

75. Adachi Tomoko. Performance Analysis on 20/40 MHz coex. methods taking in legacy in BSS // Doc: IEEE 802.11-05/0190r0. 2005.— March.

76. Adachi Tomoko. Comparison of 20/40 MHz coexistence methods // Doc: IEEE 802.11-05/1633r0. 2005. — January.

77. Li Yunbo, Guo Yuchen, Huang Guogang et al. Channel Access in Multi-band operation // Doc: IEEE 802.11-19/1116r5. 2020. — January.

78. Jang Insun, Choi Jinsoo, Kim Jeongki et al. Channel Access for Multi-link Operation // Doc: IEEE 802.11-19/1144r6. 2019. — November.

79. Akhmetov Dmitry, Cariou Laurent. Performance aspects of Multi-link operations // Doc: IEEE 802.11-19/1291r3. 2019. — September.

80. Song Taewon, Kim Taeyoon. Performance analysis of synchronous multi-radio multi-link MAC protocols in IEEE 802.11be extremely high throughput WLANs // Applied Sciences. 2020. Vol. 11, no. 1. P. 317.

81. Naribole Sharan, Kandala Srinivas, Lee Wook Bong, Ranganath Ashok. Simultaneous multi-channel downlink operation in next generation WLANs // GLOBECOM 2020-2020 IEEE Global Communications Conference / IEEE. 2020. Pp. 1-7.

82. Ho Duncan, Patil Abhishek, Cherian George, Asterjadhi Alfred. MLA: Sync PPDUs // Doc: IEEE 802.11-20/0026r6. 2020. —June.

83. Zhang Jie, Gao Yayu, Sun Xinghua et al. Synchronous Multi-Link Access in IEEE 802.11be: Modeling and Network Sum Rate Optimization // ICC 2022-IEEE International Conference on Communications / IEEE. 2022. Pp. 2309-2314.

84. Park Jongyeon, Han Jonghun, Bahk Saewoong. Adaptive Multi-Link Channel Access Under Cross-Link Interference in Next-Generation WLANs // IEEE Internet of Things Journal. 2024.

85. Kwon Lam, Park Eun-Chan. Contention-Less Multi-Link Synchronous Transmission for Throughput Enhancement and Heterogeneous Fairness in Wi-Fi 7 // Sensors. 2024. Vol. 24, no. 11. P. 3642.

86. Zhang Jie, Tan Qingyu, Gao Yayu et al. WiFi 7 with Different Multi-Link Channel Access Schemes: Modeling, Fairness and Optimization // IEEE Transactions on Communications. 2024.

87. Khairy Sami, Han Mengqi, Cai Lin X et al. A Renewal Theory Based Analytical Model for Multi-Channel Random Access in IEEE 802.11ac/ax // IEEE Transactions on Mobile Computing. 2018. Vol. 18, no. 5. Pp. 1000-1013.

88. Yano Kazuto, Egashira Naoto, Tsukamoto Satoshi et al. Channel Access Balancing for Multiband Wireless LAN by Using Alternative Primary Channel // 2017 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC) / IEEE. 2017. Pp. 1-6.

89. Seok Yongho, Yee James, Liu Jianhan, Pare Thomas. Multi-link Triggered Uplink Access // Doc: IEEE 802.11-20/0188r3. 2020. —April.

90. Lan Zhou, Bredewoud Albert, Kondylis George, Fischer Matthew. MLO a-synchronize and synchronize operation discussions // Doc: IEEE 802.11-20/0291r1. 2020. —April.

91. Chu Liwen, Kwon Young Hoon, Kumar Manish et al. Multiple Link Operation Follow Up // Doc: IEEE 802.11-20/0487r5. 2020. —April.

92. Kwon Young Hoon, Chu Liwen, Kumar Manish et al. Single STA Trigger // Doc: IEEE 802.11-20/0689r0. 2020. —July.

93. Naribole Sharan, Lee Wook Bong, Kandala Srinivas, Ranganath Ashok. Simultaneous transmit-receive multi-channel operation in next generation WLANs // 2020 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC) / IEEE. 2020. Pp. 1-8.

94. Das Dibakar, Cariou Laurent, Akhmetov Dmitry, Huang Po-kai. Impact of channel blindness during ML // Doc: IEEE 802.11-20/0490r0. 2020. — March.

95. Korolev Nikolay, Levitsky Ilya, Khorov Evgeny. Analyses of NSTR Multi-link Operation in the Presence of Legacy Devices in an IEEE 802.11be Network // 2021 IEEE Conference on Standards for Communications and Networking (CSCN) / IEEE. 2021. Pp. 94-98.

96. Adhikari Shubhodeep, Verma Sindhu. Analysis of multilink in IEEE 802.11be // IEEE Communications Standards Magazine. 2022. Vol. 6, no. 3.

Pp. 52-58.

97. Yano Kazuto, Egashira Naoto, Webber Julian et al. Achievable throughput of multiband wireless LAN using simultaneous transmission over multiple primary channels assisted by idle length prediction based on PNN // 2019 International Conference on Artificial Intelligence in Information and Communication (ICAIIC) / IEEE. 2019. Pp. 022-027.

98. Wireshark — network protocol analyzer. (дата обращения: 10.07.2025). URL: wireshark.org.

Список иллюстративного материала

1.1 Пример иерархии каналов в IEEE 802.11ac............21

1.2 Доступные для использования каналы при узкополосной интерференции............................22

1.3 Диаграмма архитектуры МКУ со связанными устройствами . . 27

2.1 Схема эксперимента с использованием ПОР ...........48

2.2 Интерфейс программы 802.11 Application Framework для управления ПОР ........................... 49

2.3 Зависимости успеха доставки кадров при разных СКК.....51

2.4 Схема эксперимента с использованием мобильных устройств . . 53

2.5 Расположение смартфонов в серии экспериментов №2......54

2.6 Зависимость пропускной способности канала 1 от спектрального расстояния. STAi = Si принимает данные, STA2 = S2 создает интерференцию. Расстояние между смартфонами d = 13,5 см......................56

2.7 Зависимость пропускной способности канала 1 от спектрального расстояния. STA1 = S2 принимает данные, STA2 = S3 создает интерференцию. Расстояние между смартфонами d = 13,5 см......................57

2.8 Зависимость пропускной способности канала 1 от спектрального расстояния. STA1 = S1 принимает данные, STA2 = S2 создает интерференцию. Расстояние между смартфонами d = 30 см.......................59

3.1 Временная диаграмма упрощенного процесса передачи.....67

3.2 Диаграмма структуры BAW в момент М\ начала передачи кадра 69

3.3 Зависимость пропускной способности МКУ от доли потерянных пакетов в канале 2 (р2), ТХОРцтц не установлен, г\ =

4 Гбит/с,г2 = 4 Гбит/с .......................73

3.4 Зависимость пропускной способности МКУ от доли потерянных пакетов в канале 2 (р2), ТХОРцтц не установлен, г\ =

2 Гбит/с, г2 = 8 Гбит/с .......................74

3.5 Зависимость пропускной способности МКУ от доли потерянных пакетов в канале 2 (р2), ТХОРцтц = 3 мс, г\ = 4 Гбит/с,г2 =

4 Гбит/с ................................ 75

3.6 Зависимость пропускной способности МКУ от доли потерянных пакетов в канале 2 (р2), ТХОРцтц = 3 мс, г\ = 2 Гбит/с, г2 =

8 Гбит/с ................................ 76

4.1 Блок-схема адаптивного алгоритма управления доступом НОПП МКУ .............................85

4.2 Сравнение алгоритмов в случае с одним пустым каналом,

— = 4, Х?Ь1) = 0, Х$Ь1) = 1.....................90

4.3 Сравнение алгоритмов в случае с одним пустым каналом,

— = 1, Х?ь° = 0, = 1.....................91

4.4 Сравнение алгоритмов в случае с непустыми каналами и равном числе ОКУ в каналах, = 4, Х?ь° = 1, = 1 ... 92

4.5 Сравнение алгоритмов в случае с непустыми каналами и равном числе ОКУ в каналах, Ц = 1, Х?ь° = 1, = 1 ... 93

4.6 Сравнение алгоритмов в случае —2 = 2,Х^ьо = 1,Х2^Ь° = 1 . . 96

4.7 Сравнение алгоритмов в случае = 2, = 1, = 4 . . 97

4.8 Сравнение алгоритмов в случае пустого канала 1, —2 =

2,Х?ЬП = 0,Х!ЪВ = 1........................98

4.9 Сравнение алгоритмов в случае пустого канала 1, g2 = 2,N?ld = 0,N$ld = 2........................99

4.10 Различие в поведении адаптивного алгоритма: Adaptive — стартовый режим Waiting, Adaptive* — стартовый режим (SingleLink+, 2). g = 4, N?LD = 0, N,fLD = 1...........100

4.11 Сравнение алгоритмов в серии экспериментов с переменными условиями. g = 4, N?ld = 0, NiLD = 1..............103

Список таблиц

2.1 Параметры проведения экспериментов с использованием ПОР . 50

2.2 Используемые устройства с серии экспериментов №2.......55

3.1 Параметры проведения моделирования..............71

4.1 Параметры имитационного моделирования............89

Приложение А Акты о внедрении результатов диссертации

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт проблем передачи информации им. A.A. Харкевича

Российской академии наук

(ИППИ РАН)

t -/ _ Зам. Директора

. if и л:, ч.

УТВЕРЖДАЮ

АКТ

о внедрении теоретических и практических результатов диссертационной работы Левицкого И.А. «Методы повышения производительности многоканальных устройств в сетях Wi-Fi 7», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, при разработке

НИР, проводимых ИППИ РАН

Теоретические и практические результаты диссертационной работы Левицкого ИА. «Методы повышения производительности многоканальных устройств в сетях Wi-Fi 7», а именно: 1) метод, позволяющий многоканальным устройствам сократить минимальное спектральное расстояние, при котором возможно использовать режим одновременного приема и передачи; 2) алгоритм управления агрегацией кадров, учитывающий ограниченность общего для всех каналов буфера пакетов и число отправленных, но еще не подтвержденных пакетов; 3) алгоритм управления механизмом доступа к среде для многоканальных устройств без поддержки режима одновременного приема и передачи, адаптивный к изменению загрузки каналов - были использованы в рамках выполнения НИР по следующим проектам:

- проект «Моделирование, исследование и разработка алгоритмов управления для сверхвысокоскоростных беспроводных локальных сетей передачи данных» (соглашение № 2019-00788) Российского научного фонда;

- проект «Разработка и анализ методов повышения производительности беспроводных сетей нового поколения» по теме Государственного задания № FFNU-2022-0036.

- проект «Методы обеспечения сверхнадежной связи с малой задержкой для высокоавтоматизированных транспортных средств и беспилотных летательных аппаратов» по теме Государственного задания № FFNU-2025-0030.

Руководитель лаб. 18, гл. науч. сотр.

УТВЕРЖДАЮ

оте, к.ф.-м.н.

Баган Виталий Анатольевич

2025 г.

АКТ

об использовании теоретических и практических результатов диссертационной работы Левицкого И.А. «Методы повышения производительности многоканальных устройств в сетях Wi-Fi 7», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, в учебном процессе на базовой кафедре проблем передачи информации и анализа данных

Теоретические и практические результаты диссертационной работы Левицкого И.А. «Методы повышения производительности многоканальных устройств в сетях Wi-Fi 7» использованы в рамках дисциплин «Основы систем связи», «Моделирование современных систем связи» и «Современные сети Wi-Fi», которые читаются студентам бакалавриата МФТИ на базовой кафедре проблем передачи информации и анализа данных. Среди результатов: метод, позволяющий многоканальным устройствам сократить минимальное спектральное расстояние, при котором возможно использовать режим одновременного приема и передачи; алгоритм управления агрегацией кадров, учитывающий ограниченность общего для всех каналов буфера пакетов и число отправленных, но еще не подтвержденных пакетов; алгоритм управления механизмом доступа к среде для многоканальных устройств без поддержки режима одновременного приема и передачи, адаптивный к изменению загрузки каналов.

Зам. зав. кафедрой проблем передачи информации и анализа данных

д.т.н. Е.М. Хоров