416
ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 6
UCHUVCHISIZ UCHISH APPARAT TARMOG‘IDA YORDAMCHI TUGUN ORQALI
OQIM MA’LUMOTLARINI UZATISH USULI
Yusupov Bahodir Karamatovich
t.f.f.d. (PhD), professor
Boboyev Nabi Tohir o‘g‘li
t.f.f.d. (PhD)
Komilov Alisher Abdumannob o‘g‘li
t.f.f.d. (PhD)
https://doi.org/10.5281/zenodo.15648361
Annotatsiya.
Mazkur tadqiqotda uchuvchisiz uchish apparatlari (UUA) ishtirokidagi o‘z-
o‘zini tashkil qiluvchi simsiz tarmoqlarda oqimli ma’lumotlarni ishonchli uzatishni ta’minlash
maqsadida tanlab qayta uzatish (SR-ARQ) usuliga asoslangan ikki bosqichli marshrutlash
modeli taklif etiladi. Tadqiqot doirasida uzatish samaradorligini baholash uchun uch xil mezon –
bosqichli, muvozanatli va moslashuvchan marshrut tanlash strategiyalari ishlab chiqildi. Har
bir mezon NS-3 muhiti yordamida stasionar va mobil yordamchi tugun ssenariylari asosida
modellashtirildi. Olingan natijalarda η (normallashtirilgan o‘tkazuvchanlik qobiliyati)
ko‘rsatkichi har bir marshrutlash holati uchun tahlil qilindi. Natijalar marshrut tanlash
strategiyasining yordamchi tugun holatiga bog‘liq holda samaradorligi keskin o‘zgarishini
ko‘rsatdi.
Аннотация.
В данном исследовании предлагается двухэтапная модель
маршрутизации на основе метода селективной повторной передачи (SR-ARQ) для
обеспечения надежной передачи потоковых данных в самоконфигурируемых
беспроводных сетях с участием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). В рамках
исследования разработаны три критерия выбора маршрута — поэтапный,
сбалансированный и адаптивный — для оценки эффективности передачи данных.
Каждому критерию была проведена моделизация в среде NS-3 на основе сценариев с
неподвижным и подвижным вспомогательным узлом. В результате анализа были
изучены значения η (нормализованной пропускной способности) для каждого маршрута.
Результаты показали, что эффективность стратегии выбора маршрута значительно
зависит от состояния вспомогательного узла.
Abstract.
This study proposes a two-stage routing model based on the Selective Repeat
Automatic Repeat reQuest (SR-ARQ) method to ensure reliable streaming data transmission in
self-organizing wireless networks involving unmanned aerial vehicles (UAVs). Three route
selection criteria — stepwise, balanced, and adaptive — were developed to evaluate
transmission efficiency. Each criterion was simulated using the NS-3 environment under both
stationary and mobile relay node scenarios. The resulting normalized throughput indicator (η)
was analyzed for each routing case. The findings demonstrate that the effectiveness of the route
selection strategy varies significantly depending on the state of the relay node.
Manba va qabul qiluvchi orasida ikki xil yo‘l mavjud — bir bosqichli to‘g‘ridan-to‘g‘ri
yo‘l va ikki bosqichli marshrutlash orqali oraliq tugun orqali o‘tuvchi yo‘l. Qabul qiluvchining
maqsadi — ma’lumotlarni tanlab qayta uzatishni so‘rash usuli (SR-ARQ) yordamida ishonchli
uzatishni ta’minlashdan iborat. UUA qoplangan tarmog‘ida normallashtirilgan o‘tkazuvchanlik
qobiliyatini oshirish uchun yordamchi tugun orqali oqim ma’lumotlarini uzatish usulini qo‘llash
mumkin. Y={SD,SRD} to‘plami taklif etilgan usulning mumkin bo‘lgan holatlarini o‘z ichiga
417
ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 6
oladi (1-rasm) [1].
1-rasm – Oqimli ma’lumotlarni S manbadan D manzilga yordamchi tugun R orqali
uzatish jarayoni holatlari (P, Q — o‘tish ehtimolliklari)
D holat bo’yicha manba fragmentlarni bevosita qabul qiluvchiga uzatadi. Holat SRD da
esa manba fragmentlarni yordamchi tugun orqali qabul qiluvchiga uzatadi. y(k) ifodasi uzatish
jarayonining k-bosqichdagi holatini bildiradi.
Taklif etilgan usulning o‘ziga xos jihati — bu tanlab qayta uzatish so‘roviga asoslangan
tasdiqlash mexanizmini qo‘llashidir. Qabul qiluvchi har bir qabul qilingan fragmentni ikki
marotaba tasdiqlaydi: bir marta to‘g‘ridan-to‘g‘ri va bir marta yordamchi tugun orqali.
Boshlang‘ich qiymatlar: ACK
SD
(k)=ACK
SRD
(k)=0 Agar oldingi (k−1)-bosqichda fragment
muvaffaqiyatli uzatilgan bo‘lsa va to‘g‘ridan-to‘g‘ri qabul qiluvchidan tasdiq olingan bo‘lsa, u
holda: ACK
SD
(k)=1 Agar qabul qiluvchining tasdiqlovi yordamchi tugun orqali o‘tkazilgan
bo‘lsa, u holda: ACK
SRD
(k)=1.
To‘plam
uzatish jarayoni holati y(k) va k-
bosqichdagi ACK
SD
(k) hamda ACK
SRD
(k) tasdiqlovlari mavjudligini o‘z ichiga oladi (1-jadval).
Kadrlar orasidagi o‘tish vaqti H
ab
barcha holatlar uchun bir xil bo‘lib, qiymati teng. Agar
dan
ga o‘tish fragmentning muvaffaqiyatli uzatilishi bilan kechsa, unda ma’lumotning
unumli qiymati X
ab
=1 bo‘ladi, aks holda X
ab
=0. Normallashtirilgan o‘tkazish qobiliyati η 1-
formula asosida hisoblab chiqiladi [2].
1-jadval
Uzatish jarayoni holatlari kortejlari orasidagi o‘tishlar
Paketlar
massivi
y
SD
0
0
SD
0
1
SD
1
0
SD
1
1
SRD
0
0
SRD
0
1
SRD
1
0
SRD
1
1
Ko‘rib chiqilgan to‘plam asosida ushbu ishda bosqichli, muvozanatli va moslanuvchan
marshrut tanlash mezonlari taklif etilgan bo‘lib, ular UUA tarmog‘idagi qoplovchi tarmoqda
normallashtirilgan uzatish qobiliyatini oshirishga xizmat qiladi.
Bosqichli mezon har bir bosqichda oqim ma’lumotlarini uzatish marshrutini oldingi
fragmentning muvaffaqiyatli qabul qilinishini tasdiqlashga asoslangan holda belgilaydi. Agar
manba tuguni oldingi fragment bo‘yicha maxsus tasdiqlovchi xabarni olmasa, uzatish marshruti
o‘zgartiriladi.
418
ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 6
(1)
Ma’lumotlar oqimini uzatish jarayoni avvalgi fragmentning tasdiqlanishiga qarab holatini
o‘zgartiradi.
Muvozanatli mezon asosida yordamchi tugundan foydalanishda manba tugun ma’lumot
fragmentlarini SD va SRD marshrutlari bo‘ylab navbatma-navbat uzatadi. Agar joriy fragment
bevosita adresatga yuborilgan bo‘lsa, keyingisi yordamchi tugun orqali uzatiladi. Shu tarzda,
adresat fragmentlarning yarmisini yordamchi tugundan, yarmisini esa bevosita manbadan oladi
[3].
(2)
Mazkur mezon fragmentning muvaffaqiyatli qabul qilinganini tasdiqlovchi maxsus
xabarlarni ishlatmaydi.
Moslashuvchan mezon yordamchi tugundan foydalanishni fragmentlar yetkazib berish
koeffitsienti (PDR) asosida belgilaydi. PDR qiymati yuborilgan fragmentlar soniga nisbatan
qabul qilingan tasdiqlar soni sifatida hisoblanadi:
(3)
Mazkur mezon qo‘llanilganida, tugun har bir yuborilgan N fragment uchun ACK_SD va
ACK_SRD bo‘yicha qabul qilingan tasdiqlar sonini solishtiradi.
Fragmentlarni yetkazib berish koeffitsienti (PDR) quyidagi formula asosida hisoblab
chiqiladi:
(4)
Bu yerda Tx — manba tomonidan yuborilgan fragmentlar soni, Rx esa — qabul qilingan
tasdiqlar soni.
Ideal SR-ARQ usuli uchun, cheksiz bufer mavjud bo‘lgan sharoitda, normallashtirilgan
o‘tkazuvchanlik
qobiliyati
η
quyidagicha
aniqlanishi
mumkin [4]:
(5)
Taklif qilingan mezonlarni solishtirish uchun NS-3 modellashtirish muhiti qo‘llanildi.
Imitatsion model uchta tugunni o‘z ichiga oladi, ular simsiz uzatish muhiti va statik marshrutlash
yordamida bog‘langan. Manba tugun ma’lumot oqimlarini yordamchi tugun orqali manzilgacha
uzatadi. Ikki ssenariy ko‘rib chiqildi: stasionar yordamchi tugun bilan va mobil yordamchi tugun
bilan.
Har ikkala ssenariyda manba va manzil tugunlari stasionar holatda bo‘lgan. Barcha
tugunlar bir xil sozlamalarga ega edi (2-jadval). Barcha tugunlar 802.11n simsiz aloqa
standartidan foydalangan. Ushbu standart uchun o‘tkazish polosasi kengligi 5 GHz chastota
diapazonida 20 MHz ni tashkil qiladi. Kanal modelida QPSK modulyatsiya usuli va kodlash
koeffitsiyenti 1/2 bo‘lgan, qabul qilish va uzatish uchun bitta antennali tizim qo‘llanilgan.
Uzatgichning quvvati 17.5 dBm bo‘lgan [5].
Har bir sinovning davomiyligi 120 soniya. Har bir fragment hajmi taxminan 1250 bayt
419
ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 6
(10 000 bit) ni tashkil qiladi. Manba tugun UDP protokoli yordamida manzilga 10 000 ta
fragment uzatgan.
NS-3 muhiti har bir simsiz aloqa uchun bit xatoliklarini modellashtiradi: manba-manzil
(SD), manba-yordamchi (SR) va yordamchi-manzil (RD). Modellashtirish jarayonida Friis
uzatish formulasi hamda NIST bit xatolik modelidan foydalanildi. Bu model signalning qabul
qilingan quvvatiga asoslanib fragmentlar yetkazib berish koeffitsiyentini imitatsiya qilish uchun
qo‘llanildi [6].
2-jadval
Marshrutni tanlash mezonlarini solishtirish uchun simulyatsiya parametrlari
Parametr
Qiymat
Sinov muddati
120 soniya
Simsiz ulanish
802.11n, 5GHz, MCS 1,
=17.5
dBm
Signalni susaytirish modeli
G.Friisning uzatish formulasi
Protokollar
UDP/IP
Uzatish tezligi
1 Mbit/s
Yuk tashish hajmi
1250 bayt
Birinchi ssenariyda barcha tugunlar statsionar (2-rasm). Yordamchi tugun kopter
harakatini
imitatsiya
qiladi.
Manba
va
manzil
orasidagi
d
SD
masofa
480 metrni tashkil etadi. Ushbu imitatsion modellashtirish sharoitlarida PDR
SD
qiymati 0.89 ga
teng.
Masofalar d
SR
va d
RD
har bir sinovda teng deb qabul qilingan. Yordamchi tugun manba
va manzil orasida, koordinatalari (240; y) bo‘lgan nuqtada joylashgan, bu yerda y qiymati 360
metrdan
470
metrgacha
10
metrli
qadam
bilan
o‘zgaradi.
y qiymatining ortishi bilan PDR
SRD
qiymati 1 dan 0 gacha yomonlashadi. Har bir nuqta uchun 30
ta sinovdan iborat 10 ta nuqta modellashtirildi. Yo‘lni tanlash bo‘yicha taklif etilgan barcha
mezonlar uchun o‘rtacha PDR o‘lchandi.
2-rasm
–
Statsionar
yordamchi
tugunli
ssenariy
(Ko‘prik
ssenariysi):
manba S, manzil D va yordamchi tugun R; d
ij
– tugunlar orasidagi masofa, bu yerda i,j
∈
{S,R,D}
Ikkinchi ssenariyda (3-rasm) manba va manzil statsionar, yordamchi tugun esa radiusi r
bo‘lgan aylana bo‘ylab harakatlanadi. Bu holat qanotli UUA harakatini imitatsiya qiladi.
Yordamchi tugun R aylana trayektoriyasi bo‘yicha 50 metr radiusda harakatlanadi. Yordamchi
tugunning chiziqli tezligi 50 m/s ga teng.
Manba va manzil o‘rtasidagi masofa d
SD
480 metrni tashkil qiladi. Ushbu holatda PDR
SD
qiymati ham 0.89 ga teng bo‘lib, oldingi ssenariy bilan bir xil.
Yordamchi tugun mobil bo‘lganligi sababli, d
SR
va d
RD
masofalar har bir sinov davomida
o‘zgarib turadi. Yordamchi tugun (240; 372) koordinata nuqtasi atrofida aylana bo‘ylab
harakatlanadi. Ushbu modellashtirish sharoitida PDR
SRD
qiymati ham 0.89 deb belgilangan.
420
ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 6
Ushbu ssenariy uchun 30 ta sinov o‘tkazilib, yo‘lni tanlash bo‘yicha taklif etilgan barcha
mezonlar uchun o‘rtacha PDR qiymati o‘lchandi.
3-rasm – Harakatlanuvchi yordamchi tugunli ssenariy (dron ssenariysi).
Yordamchi tugun radiusi r bo‘lgan aylana bo‘ylab harakatlanadi (manba – S, qabul
qiluvchi – D, yordamchi tugun – R). d_ij — tugunlar orasidagi masofa, bu yerda i,j
∈
{S, R, D}.
Birinchi ssenariyga oid natijalar 4-rasmda keltirilgan. Egri chiziqlar analitik natijalarni,
nuqtalar esa har bir marshrut tanlash mezoni bo‘yicha o‘tkazilgan imitatsion modellashtirish
natijalarini ifodalaydi.
4-rasm – Statsionar yordamchi tugunli ssenariyda η ko‘rsatkichining BER
SRD
ga
bog‘liqligi: bosqichli η(A1), muvozanatli η(A2) va moslashuvchan η(A3) marshrut tanlash
mezonlari uchun
Ikki bosqichli marshrut uchun bit xatoligi oshgan sari uning normallashtirilgan uzatish
qobiliyati η(SRD) kamayadi. Bir bosqichli marshrut uchun uzatish qobiliyati η(SD) doimiy
qoladi. Teng muvozanatli va bosqichli mezonlar uchun imitatsion modellashtirish natijalari
deyarli analitik natijalarga mos keladi.
Moslashuvchan mezon η(A3) barcha modellashtirish nuqtalari uchun eng yaxshi
natijalarni ko‘rsatdi. Bosqichli mezon η(A1) o‘rtacha natijalarni berdi. Muvozanatli mezon
η(A2) eng yomon natijalarni ko‘rsatdi. Agar η(SRD) qiymati η(SD) dan katta bo‘lsa,
421
ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 6
moslashuvchan mezon qiymatlari η(SRD)ga yaqin bo‘ladi; aks holda ularning qiymatlari
η(SD)ga yaqinlashadi.
Mobil yordamchi tugunli ssenariyda η(SD) va η(SRD) qiymatlari 0.89 ga teng bo‘lib, 5-
rasmda qizil chiziq bilan ko‘rsatilgan. Natijalar ustunli diagramma ko‘rinishida bosqichli η(A1),
muvozanatli η(A2) va moslashuvchan η(A3) mezonlar uchun taqdim etilgan.
5-rasm – Harakatlanuvchi yordamchi tugun ishtirokidagi ssenariyda marshrut tanlash
mezonlari bo‘yicha bosqichma-bosqich η(A1), muvozanatli η(A2) va moslashuvchan η(A3)
ko‘rsatkichlarining o‘rtacha qiymatlari
Bosqichli mezon η(A1) eng yaxshi natijalarni ko‘rsatdi, ya’ni bu qiymatlar faqat bir
bosqichli
yoki
faqat
ikki
bosqichli
marshrut
orqali
uzatishga
qaraganda
3% yuqori bo‘ldi. Muvozanatli mezon uzatish qobiliyatining qiymatini 0.89 atrofida ko‘rsatdi.
Moslashuvchan mezon η(A3) eng yomon natijalarni berdi va bu qiymat, ushbu mezon umuman
qo‘llanilmagan holatga nisbatan 0.002 ga past bo‘ldi. Mobil yordamchi tugun ishtirokidagi
ssenariyda moslashuvchan mezon natijalari muvozanatli mezondan ham yomonroq bo‘ldi.
Demak, yordamchi tugunning harakatchanligi marshrut tanlash mezonlarining
samaradorligiga sezilarli ta’sir ko‘rsatdi. Masalan, ilgari eng yaxshi natijalarni ko‘rsatgan
moslashuvchan mezon ushbu ssenariyda eng samarasiz bo‘ldi. Faqatgina bosqichli mezon η
ko‘rsatkichini 1% dan ortiq oshirishga imkon berdi.
Tahlil natijalari shuni ko‘rsatadiki, stasionar yordamchi tugun ssenariyida moslashuvchan
mezon η qiymati bo‘yicha eng samarali natijani berdi. Biroq, yordamchi tugun harakatlanadigan
holatda ushbu mezon o‘z samaradorligini yo‘qotdi va hatto muvozanatli yondashuvdan ham past
ko‘rsatkichlarni qayd etdi. Mobil ssenariyda eng yaxshi natijani bosqichli mezon berdi, u η
ko‘rsatkichini 1% dan ortiq oshirishga erishdi. Shunday qilib, yordamchi tugun holati (stasionar
yoki mobil) marshrut tanlash strategiyasining natijalariga sezilarli darajada ta’sir ko‘rsatadi.
Tadqiqot natijalari UUA tarmoqlarida samarali va adaptiv marshrutlash algoritmlarini ishlab
chiqish uchun asos yaratadi.
422
ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 6
REFERENCES
1.
Vasiliev, D. S. Relaying Algorithms with ARQ in Flying Ad hoc Networks / D. S.
Vasiliev, A. V. Abilov // Proceedings of IEEE International Siberian Conference on
Control and Communications (SIBCON-2015). May 21-23, Omsk, Russia, 2015. –
Omsk, 2015.
2.
Lin S. Error Control Coding / Shu Lin, D. Costello // 2nd Edition, ISBN: 0130426725, —
Prentice-Hall. — 2024.
3.
Романов, С. В. Симуляторы беспроводных MANET-сетей / Жолобов А.Н., 123
Прозоров Д.Е., Романов С.В. // Инфокоммуникационные технологии, 2022. — №3.
— С.28-33. [32] Sorokin A. A study of packet delivery performance in MANETs with
OLSR protocol using NS-3 / A. Sorokin, D. S. Vasiliev, A. V. Abilov // Proceedings of
the 4th Forum of Young Researchers in the Framework of International Forum
“Education Quality – 2014”. – Izhevsk, Russia, 2014. –P. 399–404 / – ISBN 978-5-7526-
0649-6.
4.
Chappell, L. Wireshark Network Analysis The Official Wireshark Certified Network
Analyst Study Guide / Laura Chappell // Protocol Analysis Institute, “Chappell
University” — 2012. — ISBN 978-1-893939-94-3.
5.
Meitis, D. Simulation of MANETs routing protocols for UAVs / D. Meitis, D. Vasiliev,
A. Abilov // In Proceedings of the 4th Forum of Young Researchers in the Framework of
International Forum “Education Quality – 2014”. April 23, Izhevsk, Russia. – 2014. – P.
358–363.
6.
Chappell, L. Wireshark Network Analysis The Official Wireshark Certified Network
Analyst Study Guide / Laura Chappell // Protocol Analysis Institute, “Chappell
University” — 2012. — ISBN 978-1-893939-94-3.
