Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/55948
| Title: | การพัฒนาและการประเมินการทำงานของโครงข่ายแอดฮอกไร้สายในทะเลบนระบบทดสอบเอ็นเอส-3 |
| Other Titles: | Development and functionality evaluation of maritime wireless ad-hoc network based on ns-3 testbed |
| Authors: | ธีรยุทธ บุญเกิด |
| Advisors: | เชาวน์ดิศ อัศวกุล |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ |
| Advisor's Email: | Chaodit.A@chula.ac.th |
| Subjects: | เครือข่ายแอดฮอก ระบบสื่อสารไร้สาย -- การประเมิน ทะเล เรือ โทโพโลยี Ad hoc networks (Computer networks) Wireless communication systems -- Evaluation Sea Ships Topology |
| Issue Date: | 2557 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | วิทยานิพนธ์ฉบับนี้เสนอการจำลองระบบและการทดสอบจริงของระบบการสื่อสารระหว่างเรือในกระบวนด้วยการใช้โครงข่ายแอดฮอกไร้สายระหว่างเรือในทะเลบนเอ็นเอส-3 โดยใช้โพรโตคอลเอโอดีวีในการส่งข้อมูล การทดลองช่วงแรกเป็นการทดสอบจริงแบบจุดต่อจุดผ่านอุปกรณ์ขยายสัญญาณร็อกเก็ต เอ็ม 5 และสายอากาศขนาด 19 dBi ซึ่งมีความกว้างลำสัญญาณแนวนอน 120 องศา และแนวยืน 4 องศา บนมาตรฐาน 802.11n บริเวณจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยพื้นที่กรุงเทพฯ ซึ่งมีคลื่นรบกวนจากพื้นที่โดยรอบ และพื้นที่สระบุรีที่ไม่มีคลื่นรบกวนแต่มีข้อจำกัดจากลักษณะภูมิประเทศที่มีภูเขาขวางกั้น จากผลการทดสอบจริงนี้ อุปกรณ์ร็อกเก็ต เอ็ม 5 สามารถทำงานร่วมกับระบบทดสอบเอ็นเอส-3 บนเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ติดตั้งระบบปฏิบัติการลินุกซ์อูบูนตู 12.04 ได้โดยพบว่า ระยะทางมีผลต่อการลดทอนของปริมาณงานมากกว่าความหน่วงซึ่งมีค่าสูงสุดไม่เกิน 5 ms การทดลองต่อมาเป็นการทดลองโครงข่ายแอดฮอกไร้สายในทะเลบนเรือที่มี 3 โนด โนดที่ 1 อยู่บนเขื่อนบริเวณวัดช่องลม เชื่อมต่อกับโนดที่ 2 บนเรือผ่านอุปกรณ์ขยายสัญญาณร็อกเก็ต เอ็ม 5 และสายอากาศขนาด 19 dBi บนมาตรฐาน 802.11n ในขณะที่โนดที่ 2 และ 3 อยู่บนเรือเชื่อมต่อกันโดยใช้แผ่นวงจรประสานไร้สายบนมาตรฐาน IEEE 802.11b/g โดยคำนวณการเชื่อมต่อระหว่างโนด 1 กับโนด 2 เพื่อหาพารามิเตอร์ของการสูญเสียแบบสองรังสี ซึ่งพบว่า พารามิเตอร์ที่สะท้อนสภาพแวดล้อมของการสื่อสารในทะเล มีค่าเลขชี้กำลังการสูญเสีย α = 2.3 และค่าความสูญเสียของระบบ L = 77.64 dB จากนั้นนำพารามิเตอร์นี้มาใช้ในระบบจำลองเพื่อให้คล้ายกับการสูญเสียที่เกิดขึ้นจริงในทะเลมากขึ้น ผลการจำลองพบว่ามีแนวโน้มที่เหมือนกับการทดสอบจริง อย่างไรก็ตามที่ระยะ 3500 เมตร ความหน่วงของระบบจำลองมีค่าไม่เกิน 2.9 ms ซึ่งต่ำกว่าความหน่วงจากการทดสอบจริงที่มีค่าไม่เกิน 22.1 ms ในขณะที่ปริมาณงานของระบบจำลองมีค่า 0.73 Mbits/s ซึ่งต่ำกว่าปริมาณงานที่วัดได้จากการทดลองจริงที่มีค่า 1.5 Mbits/s สุดท้ายเป็นการจำลองระบบเพื่อศึกษาผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงโทโพโลยีของกระบวนเรือในสถานการณ์จริง โดยใช้เลขชี้กำลังการสูญเสียในช่วงจาก α = 2.3 กรณีทะเลปกติ และ α = 7.57 จากงานวิจัยที่เกี่ยวข้องในกรณีทะเลปั่นป่วน พบว่า ความหน่วงที่เกิดขึ้นในทุกกรณีมีค่าไม่เกิน 51 ms ซึ่งไม่กระทบต่อการใช้งานจริง นอกจากนี้พบว่า ปริมาณงานมีค่าลดลงจากที่วัดได้ 23.14-25.76 Mbits/s ในกรณีทะเลปกติ เป็น 6.67-23.65 Mbits/s ในกรณีทะเลปั่นป่วน การค้นพบนี้สะท้อนให้เห็นถึงผลกระทบจากสภาพต่าง ๆ ของการสื่อสารระหว่างเรือในกระบวน ดังนั้นจึงเป็นการสนับสนุนว่าโครงข่ายแอดฮอกไร้สายในทะเลที่พัฒนาขึ้นนั้นสามารถใช้งานได้จริง |
| Other Abstract: | This thesis proposes a simulation platform and a testbed for maritime wireless ad-hoc network with AODV routing protocol based on ns-3. The first experiment emphasizes on an IEEE 802.11n point-to-point wireless ad hoc network testbed with two rocket M 5 transceivers and two 19 dBi sector antennas with 120-degree vertical and 4-degree horizontal beamwidth at Chulalongkorn University in Bangkok, a high-interference urban area. Another experiment has been performed at Chulalongkorn's Saraburi campus, a low-interfearence area with hilly terrain. The rocket M 5 and ns-3 on Ubuntu 12.04-installed computers pass the functional test, and the results show that distance has more impact on throughput, while maximum delay is below 5 ms Further experiment is done with three nodes in a more realistic scenario. The first node, located on shore at Wat Chong Lom, transmits to the afloat second node via rocket M 5 and the 19 dBi antennas. The second node relays to the third node on board via IEEE 802.11b/g wireless interface cards. Two-ray ground-reflection propagation model's parameters of the link between the aforementioned first and second nodes have also been calculated. The loss exponent α is found to be equal to 2.3, and the system loss L is found to be equal to 77.64 dB. These parameters are applied to simulations to represent path loss over sea for a more realistic maritime environment. Results from simulations with adjusted parameters exhibit a similar trend to the results from the testbed. However, at the distance of 3500 m, the maximum delay from simulations is 2.3 ms, while the maximum delay from the testbed experiments is 22.1 ms Moreover, at that distance, the throughput obtained from simulations is 0.73 Mbits/s, which is lower than the throughput of 1.5 Mbits/s as obtained from the testbed. Finally, the effect of network topology has been studied by modeling actual convoy formations. The loss exponent $\alpha$ is varied between 2.3, representing the calm sea condition, and 7.57, representing the rough sea condition as found in other related work. The delay in all cases has been found to be less than 51 ms, which does not affect a practical usage. Furthermore, throughput is reduced, from 23.14-25.76 Mbits/s in the calm sea condition, to 6.67-23.65 Mbits/s in the rough sea condition. This finding shows an effect on link conditions between ships and therefore confirms the practicality of the developed maritime wireless ad-hoc network. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2557 |
| Degree Name: | วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิศวกรรมไฟฟ้า |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/55948 |
| URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2014.1427 |
| metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2014.1427 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 5570242921.pdf | 1.2 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.