Notas finais

Os exemplos apresentados nas duas ´ultimas sub-sec¸c˜oes mostram diferentes comportamen- tos da rede quando a maior parte do tr´afego gerado ´e do tipo unicast e o caso contr´ario quando a maioria do tr´afego gerado ´e do tipo broadcast. Generalizam-se em seguida algu- mas notas finais, considerando um ritmo de gera¸c˜ao de tramas constante, onde se poder´a aumentar/diminuir o tr´afego unicast/broadcast. Dessa forma, quando s˜ao usados ritmos de transmiss˜ao iguais para tramas do tipo unicast e broadcast, verifica-se o seguinte:

• o desempenho da rede em termos de tempo de servi¸co de MAC n˜ao ´e modificado de forma significativa se a quantidade de tr´afego broadcast gerado n˜ao for inferior a aproximadamente 50% do tr´afego total da rede;

• se mais de 50% do tr´afego gerado for do tipo broadcast, o tempo de servi¸co do protocolo MAC diminui, mas o desempenho de goodput tamb´em diminui.

Quando se utilizam ritmos de transmiss˜ao mais elevados para o tr´afego do tipo unicast, constata-se o seguinte:

• o desempenho em termos do tempo de servi¸co do protocolo MAC ´e significativamente inferior quando existe mais tr´afego na rede do tipo broadcast;

• o desempenho de goodput tamb´em diminui bruscamente aumentando ligeiramente a quantidade de tr´afego gerado do tipo broadcast.

Pode concluir-se que o tr´afego do tipo broadcast ´e bem tolerado nos casos em que os ritmos de transmiss˜ao de broadcast e de unicast s˜ao semelhantes. Nestes casos, a presen¸ca de tr´afego broadcast origina uma pequena diminui¸c˜ao do tempo de servi¸co do protocolo MAC, mas, simultaneamente, mant´em ou diminui lentamente (para valores tipicamente superiores a 50% de tr´afego broadcast) o desempenho de goodput devido ao aumento do n´umero de tramas de broadcast envolvidas em colis˜oes. N˜ao s˜ao frequentes cen´arios de rede com mais de 50% de tr´afego do tipo broadcast, mas, at´e estes valores, a existˆencia de tr´afego broadcast n˜ao influencia o desempenho da rede de forma significativa.

Quando s˜ao utilizados ritmos de transmiss˜ao mais elevados para tramas unicast, a existˆencia de tr´afego do tipo broadcast baixa o desempenho da rede quer em termos de

3.4. CARACTERIZAC¸ ˜AO DO DESEMPENHO 71

tempo de servi¸co de MAC quer em termos de desempenho de goodput. Neste caso, o aumento de tr´afego do tipo broadcast aumenta significativamente o tempo de servi¸co do protocolo MAC e diminui o desempenho de goodput. Assim, os protocolos que utilizem al- goritmos baseados em tr´afego do tipo broadcast causam grande diminui¸c˜ao no desempenho da rede quando o canal permite obter ritmos de transmiss˜ao mais elevados.

Cap´ıtulo 4

Exemplos de aplica¸c˜ao do modelo

do protocolo MAC

4.1

Introdu¸c˜ao

Embora o n´umero de trabalhos de modela¸c˜ao da norma IEEE 802.11 seja relativamente elevado, nomeadamente considerando tr´afego saturado, os modelos s˜ao normalmente pro- postos para an´alise de desempenho, escasseando exemplos de aplica¸c˜ao dos modelos nou- tras ´areas. Este facto ´e justificado por os modelos considerarem o MAC em estado de equil´ıbrio e, dada a grande variˆancia das m´ultiplas grandezas envolvidas, a aplica¸c˜ao de estimadores multi-vari´avel apresentar elevada complexidade e os resultados da estima¸c˜ao apresentarem normalmente baixa precis˜ao [BT03].

Este cap´ıtulo come¸ca por apresentar alguns exemplos de aplica¸c˜ao de modelos do MAC IEEE 802.11 em outras ´areas que n˜ao sejam a an´alise de desempenho. As sec¸c˜oes 4.2 e 4.3 prop˜oem dois exemplos de aplica¸c˜ao do modelo em tempo real para obten¸c˜ao de uma estimativa do tempo de atraso total do protocolo MAC em cada n´o. O primeiro exemplo utiliza o modelo do protocolo MAC (descrito no Cap´ıtulo 3) de forma directa e ´e proposto para uma rede onde todos os n´os geram tr´afego de forma homog´enea (o n´umero m´edio de tramas geradas por cada n´o ´e aproximadamente igual para todos os n´os). O segundo exemplo ´e mais realista porque aproxima o atraso total do protocolo MAC para o caso em que os n´os geram tr´afego heterog´eneo. No entanto, s´o se consideram transmiss˜oes de um ´

unico tipo de tramas (unicast b´asico ou unicast RTS/CTS).

Uma das aplica¸c˜oes dos modelos desenvolvidos para a norma IEEE 802.11 que apre- senta mais trabalhos publicados ´e a estima¸c˜ao do n´umero de n´os a competir pelo canal. Estes trabalhos assumem tr´afego saturado e pretendem identificar o n´umero de n´os no canal para, na maioria das vezes, optimizar os parˆametros da norma. O trabalho [BT03] apresenta um m´etodo para estima¸c˜ao do n´umero de n´os a competir pelo canal que utiliza filtros de Kalman. Este m´etodo ([BT03]) utiliza o modelo apresentado em [Bia00] para descrever o n´umero de n´os que est˜ao a aceder ao meio, dada a probabilidade condicional de ocorrerem colis˜oes. Como esta rela¸c˜ao ´e n˜ao linear, ´e utilizada uma vers˜ao estendida do filtro de Kalman, o qual se baseia na observa¸c˜ao das colis˜oes ocorridas no meio. Contudo, a vers˜ao estendida do filtro de Kalman assume um sistema dinˆamico linear e gaussiano, embora o n´umero de n´os a competir pelo canal em fun¸c˜ao da probabilidade de colis˜ao seja um sistema n˜ao linear e n˜ao gaussiano. Este facto ´e minimizado atrav´es da utiliza¸c˜ao do mecanismo de ajuste da variˆancia das medidas obtidas (mecanismo CUSUM - ”cumula- tive sum”). No entanto, o trabalho [BT03] ´e criticado em [MLL+04], pois a complexidade da solu¸c˜ao dificulta a aplica¸c˜ao directa do m´etodo em tempo real. Por isso, [MLL+04] prop˜oe um m´etodo de aproxima¸c˜ao do n´umero de n´os a competir atrav´es da defini¸c˜ao de um conjunto de intervalos de n´umero de n´os. Cada intervalo est´a especificado para um n´umero de n´os a competir pelo canal, e o n´umero de n´os contidos em cada intervalo au- menta de forma exponencial `a medida que o n´umero de n´os a competir tamb´em aumenta. O trabalho [MLL+_{04] usa o throughput e o atraso definido em [Bia00] para identificar o}

intervalo do n´umero de n´os a competir. Este trabalho utiliza esse intervalo para adaptar o valor m´ınimo da janela de conten¸c˜ao em cada um dos n´os a competir. O m´etodo apre- sentado em [LTVW06] ´e proposto para optimizar os parˆametros de conten¸c˜ao e ´e baseado na estima¸c˜ao do n´umero de n´os a competir pelo canal. Os autores utilizam um m´etodo de inferˆencia Bayesiana baseada no m´etodo sequencial de Monte Carlo, sendo os parˆametros de conten¸c˜ao optimizados a partir da distribui¸c˜ao estimada do n´umero de n´os. Em ter- mos de complexidade, esta solu¸c˜ao posiciona-se num n´ıvel interm´edio face aos trabalhos apresentados em [BT03] e [MLL+_04].

O trabalho [MCL07] aborda tamb´em a estima¸c˜ao de parˆametros na norma IEEE 802.11, tendo por base um modelo do protocolo MAC. Este trabalho descreve uma t´ecnica

4.2. EXEMPLO DE APLICAC¸ ˜AO PARA TR ´AFEGO HOMOG ´ENEO 75

para medir em tempo real a qualidade do canal 802.11. Partindo do modelo apresentado em [Bia00], o trabalho monitoriza o canal para determinar a probabilidade condicional de colis˜ao. A probabilidade de colis˜ao ´e depois utilizada num estimador de m´axima verosimi- lhan¸ca que aproxima o valor da probabilidade de existir insucesso na transmiss˜ao devido a outros factores que n˜ao incluem as colis˜oes entre tramas. Estes factores est˜ao relacionados com a qualidade do canal, tais como ru´ıdo no canal, a presen¸ca de n´os escondidos, etc.