Post on 03-May-2015
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CEFRIEL – Politecnico di Milano
Deliverable R4.2.3
Valutazione delle prestazioni del MAC adattativo per reti locali e metropolitane
Ivan Sartini – Unit W&W
Milano – 17 Novembre ‘04
2R4.2.3
Indice
Stato di avanzamento del lavoro
Risultati
• MAC adattativo per reti locali (WiFi)
• MAC adattativo per reti metropolitane (WiMax)
3R4.2.3
Throughput non ottimo a causa di overhead fissi e metodo di accesso
Scopo del MAC adattativo: aumentare l’efficienza (throughput)
Il problema dell’efficienza in WiFi
DCF - RTS/CTS access - Data Rate 11 Mbps
0,0E+00
1,0E+06
2,0E+06
3,0E+06
4,0E+06
5,0E+06
6,0E+06
0 500 1000 1500 2000 2500Pkt size (byte)
Thro
ughp
ut (b
it/s)
NS2
teorici (overh. 1 Mbps)
55%
5%
17%
23% <64 bytes<72 bytes<596 bytes<1520 bytes
Source: IEEE 802.11n TG – july 2003
Sample packet size distr.
<L> ≈ 500 byte(<L> ≈ 250 byte)
η ≤ 20%
4R4.2.3
Funzionalità implementate
• meccanismo di aggregazione• adattamento della dimensione del frame
• scelta del metodo di accesso al canale• adattamento della probabilità di accesso
Strategia implementativa
TX RXUpper layers
MAC LAYER MAC LAYER
LL LL
Upper layers
DISAGGREGATION
BIG
QUEUE_LL1
NORMAL
…
IP1 IPn
QUEUE_LLn
MAT
CHANNEL
MARKERBIG
NORMAL
Moduli SW sviluppati
Entità Modificati Creati
LL, MAC X
Queuing X X
Packet X X
Tracing X
Nnodes, Lpkt IN
Nnodes>NTH
RTS/CTSBASIC
NO YES
Lpkt < LTH
BASIC RTS/CTS
YES NO
CHOICHE OUT
NTH=5; LTH=300 byteScenarioN≤10MAT =1500 byteScenario IP
5R4.2.3
Prestazioni del MAC adattativo - l’aggregazione in saturazione
Adaptive
Standard
RTS/CTS HANDSHAKING
BASIC
(11 Mbps, 2 nodi, saturazione, MAT=2312 bytes)
<T> η
Adaptive 4.9 Mbps 45%
Standard 2.0 Mbps 18%
<T> η
Adaptive 6.0 Mbps 55%
Standard 3.3 Mbps 30%
Adaptive
Standard
6R4.2.3
Standard
Adaptive
Standard
DELAYTHROUGHPUT
(1 Mbps, saturazione, MAT=2312 bytes, pacchetti=520 bytes)
Prestazioni del MAC adattativo - saturazione
Adaptive
<D>
Adaptive 5.7 ms
Standard 7.5 ms
<T>
Adaptive 73%
Standard 55%
7R4.2.3
Prestazioni del MAC adattativo – CBR 64 Kbps, data rate a 1 Mbps
<T>
PKT 200 97%
PKT 300 97%
<T>
MAT 1500 97%
MAT 2312 81%
MAT=1500
MAT=2300
THROUGHPUT
PKT=300 PKT=200
THROUGHPUT
(1 Mbps, 64kbps, pacchetti = 200 bytes) (1 Mbps, 64kbps, MAT=1500 bytes)
8R4.2.3
Stato delle attività sul MAC adattativo per reti locali
Gli obiettivi raggiunti sono:
• definizione requisiti di un MAC adattativo, stato dell’arte ed
analisi delle tecniche per algoritmi adattativi, analisi del
MAC standard VS adattatività
• scelta dell’algoritmo adattativo
• definizione dell’architettura
• definizione del funzionamento del protocollo
• implementazione del protocollo in ambiente di simulazione
• la valutazione delle prestazioni e l’analisi dei risultati
• scelta dei parametri ottimi
Si può ritenere di aver caratterizzato in modo significativo le
prestazioni dell’algoritmo
9R4.2.3
Il problema dell’efficienza e della QoS in WiMax
IEEE 802.16 definisce degli elementi di adattatività ma non il
loro comportamento
Scopo del MAC adattativo
• definire il comportamento di questi elementi ottimizzando
l’uso di banda e mantenendo la QoS
Funzionalità adattative nel MAC
Adattamento della soglia per uplink e downlink
Adattamento del numero di time slot per ciascun flusso di
traffico
Adattamento del numero di time slot per stazione
10R4.2.3
Strategia implementativa
F1 F2 F3 F4(4,5)
(6) Contention Tx Opp.s
(5) ARQ per flow
(4) Adaptive Burst
Privacy
Convergence
NETWORK
DATA-LINK
PHY
ADAPTIVITYentity
CRC
Scheduler
CRA/ARQ
Classifier
MAC controller
Info on Queue Status OUT
Info on Queue Status IN
UGS
rtPS
nrtPS
BE
Control Queue
SNR estimator
CINR/RSSI
ToS, QoS
CID
Shaper
(3) Adap. capacity per flow
(2) Dyn. capacity per node
(1) Dynamic TDD
…(1)(2)
Preamb. BCH SS 1 SS NSS i(3) (6) (6)
(3)
11R4.2.3
Dettagli implementativi
Classifier - Riordina i pacchetti per CID di destinazione e le raggruppa nelle quattro diverse tipologie di traffico.
• Implementata la parte che distingue i flussi• In corso d’opera: classificazione flussi secondo i parametri di
QoS Control Queue - rileva lo stato delle code
• Implementata: controllo e misura della lunghezza delle code. • In corso d’opera: misura dei tempi di arrivo dei pacchetti.
CRC – Calcola dinamicamente il numero di time slot destinati alla trasmissione dei singoli nodi e dei singoli flussi.
• Implementato; la banda totale (GPSS) è suddivisa in modo equo fra le stazioni. La suddivisione della banda ai singoli flussi allo stato attuale è fatta in base alla lunghezza delle code.
Scheduler - Seleziona il numero ed il tipo di pacchetti da spedire sul canale, trama per trama, per ciascuna coda
• si appoggia su caratterizzazioni statistiche del traffico disponibili in letteratura.
• Implementata in versione preliminare • Gestisce il backlogging delle code • Usa la politica WRR (approssimazione del GPS)• Non tiene conto del profilo di burst adattativo (adaptive burst
profile)
CRA - regole per le contese nella trasmissione delle richieste di banda.
• Non implementato ARQ – regole per la ritrasmissione dei pacchetti persi
• Non implementato Burst Choiche – Scelta del profilo di burst
• Non implementato• controllo e dati trasmessi con QPSK rate ½
Funzionalità per WiMax in NS2 ad oggi
• Trasmissione e ricezione per BS e SS
• UL-MAP, DL-MAP
• Suddivisione in burst di DL ed UL
• Il numero di CID è dinamico
• La BS supporta CID multipli
• Ogni SS ha un solo CID
• I messaggi di controllo per
l’allocazione della banda non
implementati
• Le funzioni di ranging non
implementate
Il nostro contributo implementativo si è
focalizzato in particolare su:
• Classifier
• Shaper
• Scheduler
• Bursting in DL
• Integrazione dei vari elementi
12R4.2.3
Conclusioni sui risultati
MAC adattativo per reti locali - WiFi
• Architettura
• Comportamento funzionale
• Implementazione in ambiente di simulazione
• Caratterizzazione delle prestazioni
MAC adattativo per reti metropolitane - WiMax
• Architettura
• Comportamento funzionale
• Implementazione preliminare
• Caratterizzazione preliminare delle prestazioni