Avaliação de disciplinas de consulta em protocolo de controle de acesso ao meio iniciado pelo receptor para redes sem fio AD HOC

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Autor(es): dc.contributorCarvalho, Marcelo Menezes de-
Autor(es): dc.creatorFiryaguna, Fadhil-
Data de aceite: dc.date.accessioned2021-10-14T18:23:56Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2021-10-14T18:23:56Z-
Data de envio: dc.date.issued2015-04-27-
Data de envio: dc.date.issued2015-04-27-
Data de envio: dc.date.issued2015-04-27-
Data de envio: dc.date.issued2014-12-04-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://dx.doi.org/10.26512/2014.12.D.17995-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/630680-
Descrição: dc.descriptionDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, 2014.-
Descrição: dc.descriptionO estudo de disciplinas de consulta para protocolos da sub-camada de controle de acesso ao meio (MAC, do inglês, Medium Access Control ) iniciados pelo receptor para redes ad hoc não tem recebido muita atenção na literatura, e esquemas simples como a consulta cíclica e a priorização uniforme são normalmente assumidos. Porém, não apenas a ordem, mas também a taxa com a qual os nós são consultados é importante: uma taxa de consulta que é muito baixa pode levar a uma baixa vazão e longos atrasos, enquanto que o oposto pode acarretar um tráfego de controle excessivo e um número maior de colisões de quadros. Idealmente, um protocolo MAC iniciado pelo receptor teria seu melhor desempenho se os nós pudessem saber “quem” e “quando” consultar baseados na disponibilidade de dados em seus vizinhos. A primeira parte desta dissertação investiga um protocolo MAC para comunicação ponto-a-ponto (“unicast”) que segue o paradigma de transmissão com iniciativa do receptor, baseado na reversão do algoritmo de recuo exponencial binário (BEB, do inglês, binary exponential backoff ) do padrão IEEE 802.11, como forma de controlar a taxa com que os nós são consultados. Com o algoritmo BEB, a taxa de consulta é auto-regulada de acordo com as condições de canal e de tráfego. Além disso, o reordenamento de quadro nas filas - onde um quadro pode ser transmitido ao ser consultado sem a necessidade de estar na cabeça da fila - e um novo quadro de controle, o NTS (do inglês, Nothing-to-send), cujo papel é avisar ao nó consultor que não há quadros de dados disponíveis, são apresentados para agilizar os turnos de consulta. O desempenho do protocolo MAC iniciado pelo receptor baseado no algoritmo BEB é investigado sob três disciplinas de consulta: uma consulta cíclica sem prioridades (“Round-robin”), uma que visa a justiça de vazão entre os nós, a disciplina de justiça proporcional (PF, do inglês, proportional fair ) e uma que prioriza os nós de acordo com a probabilidade de sucesso de estabelecimento de conexão (LSH, do inglês, likelihood of successful handshake). Comparações com o padrão IEEE 802.11 em relação à sobrecarga de controle, atraso, justiça, e vazão, de acordo com diferentes topologias e cenários de tráfego, são apresentadas. A partir dos resultados obtidos na avaliação das três disciplinas, é proposta uma variação da estratégia de consulta que seleciona dinamicamente o algoritmo a ser utilizado na escolha do destino da consulta. O protocolo MAC iniciado pelo receptor com o algoritmo BEB revertido combinado a esta nova estratégia de consulta denominou-se de Receiver-Initiated MAC with Adaptive Polling Discipline (RIMAP), um protocolo MAC para comunicação ponto-a-ponto (“unicast”) que dinamicamente seleciona uma disciplina de consulta de acordo com a contenção do canal e a homogeneidade da qualidade do enlace de todos os vizinhos. Para isso, duas disciplinas de consulta são consideradas: o LSH e PF. O comportamento adaptativo é controlado por dois parâmetros de comutação que podem ser ajustados para se obter um compromisso entre o desempenho de justiça e de vazão/atraso. O desempenho do RIMAP é avaliado com simulações a eventos discretos sob topologias com terminais escondidos, transmissões concorrentes, e tráfego saturado. Adicionalmente, seu desempenho é comparado com o mesmo protocolo baseado no algoritmo BEB com as disciplinas de consulta fixadas (LSH e PF somente), assim como comparado com o MAC do padrão IEEE 802.11, o representante do paradigma iniciado pelo transmissor.-
Descrição: dc.descriptionThe study of polling disciplines for receiver-initiated MAC protocols for ad hoc networks has not received much attention in the literature, and simple schemes such as round-robin or uniform prioritization are usually assumed. However, not only the order, but also the rate at which nodes are polled is significant: a polling rate that is too slow may render low throughput and high delays, whereas the opposite may lead to excessive control trafic and frame collisions. Ideally, a receiverinitiated MAC would perform best if nodes could know “whom” and “when” to poll based on data availability. The first part of this work investigates a receiver-initiated unicast MAC protocol that is based on reversing the binary exponential backoff (BEB) algorithm of the IEEE 802.11 as a means to control the rate at which nodes are polled. With the BEB algorithm, the polling rate is self-regulated according to channel and traffic conditions. Additionally, frame reordering at queues _ where a frame can be transmitted when polled with no need to be in the head of queue _ and a new control frame, the Nothing-to-send (NTS), whose role is to notify the polling node that there is no data frame available, are introduced to speed up polling rounds. The performance of the BEBbased receiver-initiated MAC is investigated under three polling disciplines: a cyclic polling without priorities (“Round-robin”), one that targets throughput fairness among nodes, the proportional fair (PF) discipline, and one that prioritizes nodes according to the likelihood of successful handshake (LSH). Comparisons with the IEEE 802.11 with respect to control overhead, delay, fairness, and throughput, according to different topologies and traffic scenarios, are presented. From the results obtained in the evaluation of the three disciplines, it is proposed a variation of the polling strategy that selects dynamically the algorithm to be utilized in the choice of the polling destination. The receiver-initiated MAC protocol with the BEB algorithm combined with this new strategy is named Receiver-Initiated MAC with Adaptive Polling Discipline (RIMAP), a unicast MAC protocol that dynamically selects a polling discipline according to channel contention and link quality homogeneity to all neighbors. For that, two polling disciplines are considered: the LSH and the Proportional Fair (PF). The adaptive behavior is controlled by two switching parameters that can be tuned to trade off fairness with throughput-delay performance. RIMAP performance is evaluated with discrete-event simulations under topologies with hidden terminals, concurrent transmissions, and saturated traffic. Also, its performance is compared with the same BEB-based MAC protocol under fixed polling disciplines (LSH or PF only), as well as with the IEEE 802.11 DCF MAC, a representative of sender-initiated paradigms.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Direitos: dc.rightsAcesso Aberto-
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Palavras-chave: dc.subjectRedes sem fio-
Palavras-chave: dc.subjectProtocolo MAC-
Palavras-chave: dc.subjectProtocolo de Acesso ao Meio-
Palavras-chave: dc.subjectRedes sem fio ad hoc-
Palavras-chave: dc.subjectDisciplinas de consulta para protocolos MAC - avaliação-
Título: dc.titleAvaliação de disciplinas de consulta em protocolo de controle de acesso ao meio iniciado pelo receptor para redes sem fio AD HOC-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
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