Qualidade de Serviço em Redes Sem Fio
em Malha
Livia Ferreira Gerk
Universidade Federal Fluminense
Fundamentos de Sistemas Multimídia
Agenda
? Redes Mesh
? Desafios de Implementação de QoS
? Propostas de Implementação
? Otimização da Subcamada MAC
? Protocolos de Roteamento
? Wireless Diffserv
? Trabalhos Futuros
? Conclusão
Redes Mesh
? Baseadas em redes ad hoc
? Normalmente sem restrições quanto à mobilidade e ao consumo de energia
? Menor custo e maior rapidez na implementação
? Auto-descoberta de elementos e rotas
? Auto-configuração dos nós
? Encaminhamento por múltiplos saltos
Redes Mesh
? Maior área de cobertura
? Eficiência espectral pelo reuso de freqüências
? Maior robustez
? Tráfego predominantemente de e para os gateways
? 2 abordagens de implementação
Redes Mesh – Nível 3
? Pesquisas nas Universidades e Cidades Digitais
? Nível 2 = padrões do IEEE 802.11
? Nível 3 = protocolos de roteamento ad hoc
? Novas métricas além do menor número de saltos
Redes Mesh – Nível 2
? IEEE 802.11s
? Protocolo de “roteamento” nível 2 = HWMP e RAOLSR (opcional)
? Mecanismo de acesso ao meio = EDCA com otimizações opcionais e proposta de MDA
? Mecanismo de controle de congestionamento opcional
Redes Mesh – Nível 2
Desafios de Implementação de QoS
? Qualidade de uma rede mesh
? Qualidade dos enlaces sem fio
? Nível de interferência
? Taxa de utilização dos recursos rádio
? Limitações de características do padrão IEEE 802.11
? Interdependência entre os mecanismos de MAC e seleção de rotas ? métricas multidimensionais
Desafios de Implementação
de QoS
Desafios de Implementação de QoS
? Competição Intra-Roteador e Inter- Roteador
? Capacidade da Rede
? Número total de nós ativos
? Interferência
? Densidade de nós e sua variação ao longo da rede
? Posição dos nós e carga oferecida pelos demais nós
? Localização e quantidade de gateways
Desafios de Implementação de QoS
? Controle de Admissão
Desafios de Implementação de QoS
? Controle de Fluxo
? Mecanismos de negociação de SLA
Desafios de Implementação de QoS
? QoS fim-a-fim
? Diferenciação entre tráfego de acesso e tráfego de backbone
Desafios de Implementação de QoS
? Balanceamento de Carga
? Posicionamento mínimo de gateways na rede
? Alocação de potência
? Ambientes de múltiplos canais
Propostas de Implementação
? Classificação
? Subcamada MAC
? Camada de rede
? Cross-Layer
? Literatura
? Reserva de slots de tempo
? Emulação de mesh 802.16 sobre HW 802.11
? Reserva de recursos
Propostas de Implementação
Otimização da Subcamada MAC
? IEEE 802.11e
? Mecanismos = EDCA e HCCA
? Priorização = AIFS, CWmin, TXOPLimit
? Filas por TC
? Novo campo no quadro IEEE 802.11
Propostas de Implementação
Otimização da Subcamada MAC
? Protocolos baseados em tons de ocupado
? Canal de controle separado do de dados
? Emissão de tom de ocupado durante a RX
? Emissão de tom de ocupado durante a TX
? Wireless Multimedia Extensions (WME) ou WiFi Multimedia (WMM) ? WiFi
Alliance
Propostas de Implementação Protocolos de Roteamento
? Novas métricas ? mETX, ENT, produto das probabilidades de sucesso (OLSR- ML)
? RM-AODV ? função sob-demanda do protocolo híbrido HWMP
Propostas de Implementação
Protocolos de Roteamento
Propostas de Implementação Protocolos de Roteamento
? QOLSR ? algoritmo shortest-widest path (maior banda e menor atraso)
? Novo protocolo
? Gerenciamento de banda adaptativo
? Roteamento baseado em QoS escalável (hierárquico)
? CAC
? Controle de Congestionamento
Propostas de Implementação Wireless Diffserv
? Nó mesh = roteador de borda e de núcleo
? Alocação de recursos distribuída
? SLA dinâmico
? Cross-layer
? Proposta de Wireless Diffserv
? Classificador de carga
? Selecionador de rotas (GPSR)
? Rotina de CAC
? Rotina de reparo de rotas
Propostas de Implementação Wireless Diffserv
? Classificação de tráfego e gerenciamento de filas
Propostas de Implementação Wireless Diffserv
? Black Burst Contention ? garantia de prioridade e “justiça” a curto prazo
Trabalhos Futuros
? Controle de admissão ? técnicas e localização
? Protocolos de roteamento híbridos e hierárquicos
? Otimizações do IEEE 802.11e com foco em redes distribuídas e de múltiplos
saltos
Conclusão
? Popularização das redes mesh
? Baixo custo
? Escalável
? Flexível
? Grandes desafios na implementação de QoS pelas características destas redes
