Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14318
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Algoritmo de escalonamento adaptativo para o tráfego Uplink em redes IEEE 802.16 com gerenciamento dinâmico de Polling
Alternate title (s): An Adaptive Scheduler Algorithm for Uplink Traffic in WiMAX Networks with Dynamic Polling Management
Author: Teixeira, Márcio Andrey
First Advisor: Guardieiro, Paulo Roberto
First member of the Committee: Rosa, Pedro Frosi
Second member of the Committee: Silva, éderson Rosa da
Third member of the Committee: Borin, Juliana Freitag
Fourth member of the Committee: Melo, Cesar Augusto Viana
Summary: A tecnologia Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX), baseada no padrão IEEE 802.16, é uma solução para redes de acesso sem fio de banda larga desenvolvida para dar suporte a uma grande variedade de aplicações de tempo real e não tempo real. Diferente das redes sem fio tradicionais, o padrão IEEE 802.16 define, na camada de controle de acesso ao meio, mecanismos para dar suporte à Qualidade de Serviço (Quality of Service - QoS) para as aplicações. Dentre tais mecanismos, destacam-se o escalonamento e o controle de admissão de conexões (Connection Admission Control - CAC). Entretanto, o padrão IEEE 802.16 não define as políticas que devem ser utilizadas na implementação de tais mecanismos. O mecanismo de escalonamento tem como objetivo garantir a utilização eficiente do recurso largura de banda e, desta forma, promover o uso eficaz do enlace sem fio. O mecanismo de CAC tem como objetivo restringir o número de conexões existentes simultaneamente na rede, a fim de evitar que o enlace sem fio seja saturado. Esta tese apresenta um novo e eficiente algoritmo de escalonamento para o tráfego uplink, a ser utilizado no escalonador uplink localizado na estação base (Base Station BS). O algoritmo proposto foi desenvolvido para ser totalmente dinâmico, principalmente em redes que utilizam as funções de modulação adaptativa. Utilizando uma abordagem cross-layer, um esquema baseado em deadlines foi desenvolvido. Seu objetivo é minimizar o atraso máximo fim a fim para as aplicações de tempo real. Além disso, o algoritmo proposto interage com o mecanismo de gerenciamento de polling da estação base, e controla a periodicidade do envio do polling unicast para as aplicações de tempo real e não tempo real, de acordo com os requisitos de QoS das aplicações. Ademais, para evitar que o enlace sem fio seja saturado por um número excessivo de conexões, desenvolveu-se um mecanismo de CAC que interage com o algoritmo de escalonamento proposto, o qual também utiliza a abordagem cross-layer. Resultados de simulação mostraram a eficiência do algoritmo de escalonamento proposto, bem como do mecanismo de CAC associado, principalmente em ambientes onde utilizou-se modulação adaptativa.
Abstract: The Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) technology, based on the IEEE 802.16 standard, is a solution for broadband wireless access metropolitan networks, developed to support a wide variability of real-time and non-real time applications. Different from the traditional wireless networks, the IEEE 802.16 standard defines, in the medium access layer, mechanisms to support the Quality of Service (QoS) for the applications. Among these mechanisms, we highlight the scheduling and the Connection Admission Control (CAC). However, the IEEE 802.16 does not define the policies that must be used in the implementation of the scheduling and CAC mechanisms. The scheduling mechanism aims at guarantying the efficient utilization of the bandwidth resources, and thus, promotes the effective use of the wireless link. The CAC mechanism aims at restricting the number of existing connections simultaneously in order to avoid that the wireless link is saturated. This thesis shows a new and efficient scheduling algorithm to uplink traffic in the Base Station (BS). The proposed algorithm is developed to be totally dynamic, mainly in networks that use adaptive modulation functions. Using a cross-layer approach, a deadline based scheme was developed, aiming at minimizing the end-to-end delay for the real-time applications. Moreover, the proposed algorithm interacts with the polling mechanism of the BS, and controls the periodicity of unicast polling to real-time and non-real-time applications, in accordance with the QoS requirements of the applications. Moreover, to avoid the wireless link being saturated for an excessive number of connections, a CAC mechanism that interacts with the proposed scheduling algorithm was developed. The CAC mechanism was also developed using a cross-layer approach. Simulations results show the efficiency of the proposed scheduling algorithm and of the CAC mechanism, mainly in environments where an adaptive modulation was used.
Keywords: IEEE 802.16
WiMAX
QoS
Escalonamento
Scheduling
Sistemas de comunicação sem fio
Sistemas de comunicação em banda larga
Algoritmo
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Engenharias
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: TEIXEIRA, Márcio Andrey. An Adaptive Scheduler Algorithm for Uplink Traffic in WiMAX Networks with Dynamic Polling Management. 2012. 154 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14318
Date of defense: 9-Aug-2012
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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