Publicação: Uma proposta de escalonador baseado na disciplina Priority Queuing
(PQ) para redes IEEE 802.16
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
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Resumo
O padrão IEEE 802.16, também conhecido como WiMAX (Worldwide Interoperability for
Microwave Access), define uma rede de acesso banda larga sem fio (BWA - Broadband
Wireless Access) com cobertura metropolitana, capaz de atingir altas taxas de transmissão de
dados, com facilidade de implantação e manutenção. Sua principal vantagem é a presença
inerente de uma arquitetura de QoS (Quality of Service). São especificadas duas camadas, a
camada de Controle de Acesso ao Meio (MAC) e a camada física (PHY) [1] [2]. A camada
MAC é orientada à conexão e o tráfego heterogêneo, nRT (non Real Time) e RT (Real Time),
que é gerado pelas aplicações de rede é gerenciado como fluxos de serviço. Cada fluxo é
definido por um sentido, downlink (DL) ou uplink (UL), e um conjunto de parâmetros para
padronizar as operações entre as estações da rede. Os fluxos são mapeados em classes de
serviço para a provisão de QoS, de acordo com seus requisitos. O principal mecanismo de
QoS é o escalonador, que é responsável por definir a ordem de entrega dos pacotes
armazenados nas filas das estações; porém, o padrão não define sua política de operação.
Como a largura de banda nas redes WiMAX é um recurso limitado e o tráfego das classes RT
apresenta requisitos diferentes das classes nRT como, por exemplo o atraso máximo limitado,
a proposta deste trabalho é uma extensão do mecanismo de escalonamento para o tráfego UL
apresentado em [3], baseado na disciplina Priority Queuing (PQ) para fornecer tratamento
diferenciado com priorização de tráfego. Com o objetivo de aumentar a proteção e o
isolamento de tráfego entre as classes RT e nRT foi criada uma nova fila separando as
requisições dessas classes. Com o objetivo de aumentar a eficiência de utilização dos recursos
foi proposto um novo esquema que pré-aloca os recursos que restam no UL, antes de receber
o pedido de requisição de largura de banda, ou seja, de maneira antecipada, diretamente para a
transmissão dos dados das estações de usuário. A avaliação desta proposta foi efetuada por
meio de modelagem e simulação, e os resultados obtidos mostraram que o seu desempenho
foi superior ao da proposta apresentada em [3], reduzindo o atraso médio da classe rtPS (Real
Time Polling Service) e aumentando a vazão média e a utilização de recursos das classes nRT.
Abstract
The IEEE 802.16 standard, also known as WiMAX (Worldwide Interoperability for
Microwave Access), defines a broadband wireless access network (BWA) with metropolitan
coverage, capable of achieving high data rates transmission, with easy deployment and
maintenance. Its main advantage is the presence of an inherent QoS (Quality of Service)
architecture. Two layers are specified, the Medium Access Control (MAC) layer and Physical
Layer (PHY) [1] [2]. The MAC layer is connection-oriented. The heterogeneous traffic, nRT
(non Real Time) and RT (Real Time), which is generated by network applications is managed
as service flows. Each flow is defined by a direction, downlink (DL) or uplink (UL), and a set
of parameters to standardize operations among stations. The flows are mapped into classes of
service for QoS provisioning, according to your requirements. The main QoS mechanism is
the scheduler, which is responsible for defining the order delivery of packets stored in the
queues of the stations, but the standard does not define its policy of operation. As the
bandwidth in WiMAX networks is a limited resource, and the traffic classes, RT and nRT, has
different requirements such as the maximum latency, the purpose of this work is an extension
of the scheduling mechanism for UL traffic presented in [3], based on Priority Queuing (PQ),
to provide differentiated treatment with traffic prioritization. Aiming to increase the
protection and isolation between traffic classes, RT and nRT, was created a new queue
separating the requests of these classes. Aiming to increase the efficiency of resource
utilization has been proposed a new scheme that pre-allocates the remaining resources in the
UL, before receiving the bandwidth request, ie, in advance, straightly to the data transmission
of the user stations. The assessment of this proposal was made by means of modeling and
simulation, and the results showed that its performance was superior to the proposal presented
in [3], reducing the average delay of rtPS (Real Time Polling Service) class and increasing the
average throughput and resource utilization of nRT classes.
Palavras-chave
IEEE 802.16, WiMAX, BWA, QoS, Escalonamento, Scheduling, Redes de computadores
Citação
FERREIRA, Flávio Alves. A Proposal of Scheduler Based on Priority Queuing (PQ) Discipline for IEEE
802.16 Networks. 2011. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.