do enlace ´optico
Nesta simula¸c˜ao, verifica-se as limita¸c˜oes impostas pelos protocolos de controle de acesso ao meio com rela¸c˜ao ao comprimento do enlace ´optico (fibras ´opticas) que conecta a esta¸c˜ao base aos clusters de cobertura, al´em de analisar o fenˆomeno do Crescimento
100 Cap´ıtulo 7. Avalia¸c˜ao do desempenho dos protocolos propostos
Cont´ınuo experimentado pelo protocolo SPP-MAC.
Como esta simula¸c˜ao apenas objetiva verificar as limita¸c˜oes que os protocolos MAC imp˜oe quando o comprimento do enlace ´optico entre a Esta¸c˜ao Base de Controle e a Unidade de Antena Remota aumenta, definiu-se uma topologia com apenas dois dispo- sitivos na qual uma Esta¸c˜ao Base de Controle est´a conectada a uma ´unica Unidade de Antena Remota atrav´es de um enlace ´optico e serve a um ´unico n´o sensor colocado aleato- riamente no raio de 30 metros da Unidade de Antena Remota.
Os protocolos utilizados nesta simula¸c˜ao s˜ao os S-MAC, SPP-MAC e HMARS. O protocolo S-MAC foi escolhido para se comparar com um protocolo distribu´ıdo que utiliza quadros de controle e temporizadores de recep¸c˜ao.
O tamanho do MAC payload dos quadros de dados foi fixado em 48 bytes para todos os protocolos, e a carga de gera¸c˜ao de tr´afego foi escolhida de maneira que o tempo entre gera¸c˜oes (tempo entre uma gera¸c˜ao e a posterior) n˜ao seja maior que o atraso m´edio de propaga¸c˜ao no enlace ´optico.
Por ser um ambiente controlado onde n˜ao existem interferˆencias de transmiss˜oes con- correntes, esta topologia apenas avalia o comportamento dos protocolos em fun¸c˜ao do comprimento do enlace ´optico entre a Esta¸c˜ao Base de Controle e a Unidade de Antena Remota no cluster de cobertura.
0 1 2 3 4 5 6 7 5 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 25 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Vazão Efetiva Agregada (Kbps)
Comprimento da Fibra Óptica (Km) Atraso de Propagação na Fibra Óptica (µs)
Figura 7.13: Vaz˜ao efetiva agregada do protocolo S-MAC em fun¸c˜ao do comprimento do enlace de fibra ´optica.
Cap´ıtulo 7. Avalia¸c˜ao do desempenho dos protocolos propostos 101
Como o desempenho do protocolo HMARS varia pouco para valores do uplink order, apenas os dados referente ao uplink order igual a 4 ´e mostrado. Nesta avalia¸c˜ao, espera-se que com o aumento do comprimento do enlace ´optico haja uma redu¸c˜ao na vaz˜ao efetiva agregada motivado pelo aumento do atraso de propaga¸c˜ao sofrido pelas transmiss˜oes.
Pode-se observar na Figura 7.13, que o protocolo S-MAC tem limita¸c˜oes em rela¸c˜ao ao comprimento m´aximo do enlace ´optico que conecta a esta¸c˜ao base aos clusters de cobertura. Esta limita¸c˜ao, de aproximadamente 100 Km, deve-se ao temporizador fixo utilizado pelo protocolo S-MAC para o quadro de controle RTS e para o quadro de con- firma¸c˜ao. Sempre que um quadro RTS ´e transmitido por um n´o da rede, um temporizador ´e iniciado para esperar o quadro CTS. Se o quadro CTS n˜ao for recebido dentro deste intervalo de tempo, um novo quadro RTS ´e transmitido, assim, se o atraso entre o n´o sensor e a esta¸c˜ao base for igual ou maior do que o tempo de timeout, nenhum quadro de dados ser´a transmitido.
0 20 40 60 80 100 120 140 5 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 25 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Vazão Efetiva Agregada (Kbps)
Comprimento da Fibra Óptica (Km) Atraso de Propagação na Fibra Óptica (µs)
Figura 7.14: Vaz˜ao efetiva agregada do protocolo SPP-MAC em fun¸c˜ao do comprimento do enlace de fibra ´optica.
Analisando-se as Figuras 7.14 e 7.16, ´e poss´ıvel observar que os protocolos HMARS e SPP-MAC n˜ao sofrem essa limita¸c˜ao, pois n˜ao trabalham com temporizadores fixos para envio de seus quadros.
102 Cap´ıtulo 7. Avalia¸c˜ao do desempenho dos protocolos propostos 20 40 60 80 100 120 140 160 180 5 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 25 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Sinalizações Enviadas (x 10 3 )
Comprimento da Fibra Óptica (Km) Atraso de Propagação na Fibra Óptica (µs)
Figura 7.15: Quantidade de quadros de sinaliza¸c˜ao enviados no protocolo SPP-MAC em fun¸c˜ao do comprimento do enlace de fibra ´optica.
0 20 40 60 80 100 120 140 5 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 25 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Vazão Efetiva Agregada (Kbps)
Comprimento da Fibra Óptica (Km) Atraso de Propagação na Fibra Óptica (µs)
Figura 7.16: Vaz˜ao efetiva agregada do protocolo HMARS com uplink order = 4 em fun¸c˜ao do comprimento do enlace de fibra ´optica.
Cap´ıtulo 7. Avalia¸c˜ao do desempenho dos protocolos propostos 103
Ao se observar o comportamento dos protocolos HMARS e SPP-MAC em rela¸c˜ao a vaz˜ao efetiva agregada nas Figuras 7.14 e 7.16, nota-se que um enlace ´optico de 5 Km de comprimento faz a vaz˜ao efetiva agregada do protocolo SPP-MAC ser aproximada- mente 22% maior que a vaz˜ao efetiva agregada do protocolo HMARS para este mesmo comprimento, e com 2000 Km de comprimento a vaz˜ao efetiva agregada do protocolo SPP- MAC ´e aproximadamente 84% menor que a vaz˜ao efetiva agregada do protocolo HMARS para este mesmo comprimento, ou seja, o protocolo SPP-MAC experimenta uma maior degrada¸c˜ao com o aumento do comprimento do enlace ´optico em compara¸c˜ao ao proto- colo HMARS, chegando a aproximadamente 87% enquanto o protocolo HMARS degrada aproximadamente 2%.
Quando se aumenta o comprimento do enlace ´optico entre a esta¸c˜ao base e o cluster de cobertura, ocorre, obviamente, um aumento no atraso de propaga¸c˜ao experimentado pelas transmiss˜oes devido a uma maior distˆancia que as informa¸c˜oes ter˜ao de percorrer. Espera-se, portanto, que ocorra uma diminui¸c˜ao na vaz˜ao efetiva agregada, por´em, como no protocolo SPP-MAC existe a necessidade do envio de quadros de sinaliza¸c˜ao, o aumento do atraso de propaga¸c˜ao ser´a sentido mais severamente.
Avaliam-se, para melhor compreender o motivo da diminui¸c˜ao da vaz˜ao efetiva agre- gada no protocolo SPP-MAC quando o comprimento do enlace ´optico aumenta, as Figuras 7.14 e 7.15. Nelas ´e poss´ıvel observar que a diminui¸c˜ao da vaz˜ao efetiva agregada no pro- tocolo SPP-MAC se deve somente `a diminui¸c˜ao no envio das sinaliza¸c˜oes e isto ocorre devido ao fato de que o protocolo SPP-MAC ´e baseado em sinaliza¸c˜ao.
Como no protocolo SPP-MAC os n´os sensores devem esperar receber a sinaliza¸c˜ao para poder transmitir, e apenas uma sinaliza¸c˜ao ´e enviada por vez (outra sinaliza¸c˜ao ´e enviada somente quando o quadro de dados ´e recebido pela esta¸c˜ao base ou quando o tempo de espera pelo quadro de dados termina), o atraso experimentado pelas transmiss˜oes torna- se um problema pois uma quantidade menor de quadros de sinaliza¸c˜ao ser´a enviada por per´ıodo de tempo com o aumento do atraso.
Pode-se observar que o protocolo SPP-MAC sofre uma degrada¸c˜ao de aproximada- mente 87% na quantidade de quadros de sinaliza¸c˜ao enviados, ou seja, aproximadamente a mesma degrada¸c˜ao sofrida pela vaz˜ao efetiva agregada. Isto mostra a rela¸c˜ao direta entre a quantidade de quadros de sinaliza¸c˜ao enviados e a vaz˜ao efetiva agregada obtida pelo protocolo SPP-MAC.
J´a no protocolo HMARS, para os n´os sensores poderem transmitir apenas precisam esperar estarem dentro de seus subframe uplink, n˜ao havendo a necessidade de esperar que a esta¸c˜ao base receba os dados para outros n´os transmitirem como ocorre no protocolo SPP-MAC. Desta maneira, o protocolo HMARS n˜ao experimenta grande degrada¸c˜ao com o aumento do atraso de propaga¸c˜ao no enlace ´optico j´a que as trasmiss˜oes podem ser seguidas.
104 Cap´ıtulo 7. Avalia¸c˜ao do desempenho dos protocolos propostos