Πρωτόκολλα υποστήριξης ποιότητας υπηρεσίας για ασύρματα τοπικά δίκτυα

Abstract

Recently, the wireless networks research area has exhibited rapid development, while at the same time network applications progress in a way that nowadays they greatly deal with multimedia data transmission (e.g. voice, video). The main objective of this dictation is to study and develop methods that efficiently support real time traffic in modern wireless local area computer networks. For this purpose, the dictation focuses in medium access protocols for wireless local area networks capable of supporting quality of service in data transmission. Specifically, it studies the behaviour of the HIPERLAN and IEEE 802.11e standards and proceeds with the development of new improved medium access mechanisms. In particular, we propose the new protocols QAP, POAP and POAC-QG along with their special versions SQAP, LEPOAP and LEPOAC-QG, respectively. Generally, the packet priorities concept is adopted, while we also propose innovative mechanisms about adoptive access, optimised feedback, dynamic resource assignment, et al. The protocol special versions concern the employment of new methods regarding simplified access and power saving. We examine all the above mechanisms using simulation and we compare them with existing protocols. It is shown that our proposals perform superiorly that the existing solutions. Moreover, since the POAP and POAC-QG protocols are compatible with the IEEE 802.11e model, it is possible to build them into it substituting the existing inferior access mechanisms (EDCA, HCCA). Conclusively, ensuring quality of service in the unreliable environment of the wireless networks is proved to be a challenge, however, as it is shown in this dictation, the employment of new optimized protocols in place of the conventional access mechanisms is possible to provide an efficient solution.

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται ραγδαία ανάπτυξη στο χώρο των ασύρματων δικτύων, ενώ ταυτόχρονα εξελίσσονται οι δικτυακές εφαρμογές που πλέον αφορούν όλο και περισσότερο στη μετάδοση πολυμεσικών δεδομένων (π.χ. φωνή, βίντεο). Κύριος στόχος της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη και η ανάπτυξη μεθόδων για την αποδοτική υποστήριξη κυκλοφορίας πραγματικού χρόνου στα σύγχρονα ασύρματα τοπικά δίκτυα υπολογιστών. Για το σκοπό αυτό, η διατριβή εστιάζει σε πρωτόκολλα πρόσβασης ασυρμάτων τοπικών δικτύων ικανά να υποστηρίξουν ποιότητα υπηρεσίας στη μετάδοση δεδομένων. Συγκεκριμένα, μελετά τη συμπεριφορά των προτύπων HIPERLAN και IEEE 802.11e και προχωρά στην ανάπτυξη νέων βελτιωμένων μηχανισμών πρόσβασης στο μέσο. Ειδικότερα, προτείνονται τα νέα πρωτόκολλα QAP, POAP και POAC-QG μαζί με τις ειδικές εκδόσεις τους SQAP, LEPOAP και LEPOAC-QG, αντίστοιχα. Γενικά, υιοθετείται η ιδέα της ανάθεσης προτεραιοτήτων στα πακέτα, ενώ παράλληλα προτείνονται και καινοτόμοι μηχανισμοί προσαρμοστικής πρόσβασης, βελτιστοποιημένης ανάδρασης, δυναμικής εκχώρησης πόρων κ.ά. Οι ειδικές εκδόσεις των πρωτοκόλλων αφορούν στην εφαρμογή νέων μεθόδων απλοποιημένης πρόσβασης και εξοικονόμησης ενέργειας. Η μελέτη όλων των παραπάνω γίνεται με χρήση προσομοίωσης μέσω της οποία συγκρίνονται με υπάρχοντα πρωτόκολλα από τα οποία αποδεικνύονται ανώτερα. Επιπλέον, τα POAP και POAC-QG φέρουν χαρακτηριστικά συμβατότητας με το πρότυπο IEEE 802.11e κι έτσι έχουν τη δυνατότητα να ενσωματωθούν στη θέση των υπαρχόντων υποδεέστερων μηχανισμών πρόσβασης (EDCA, HCCA). Συμπερασματικά, η εξασφάλιση ποιότητα υπηρεσίας στο αναξιόπιστο περιβάλλον των ασύρματων δικτύων αποτελεί σήμερα πρόκληση, όπως αποδεικνύεται όμως από τη διατριβή αυτή, με την εφαρμογή νέων βελτιστοποιημένων πρωτοκόλλων στη θέση των συμβατικών μηχανισμών πρόσβασης είναι δυνατό κάτι τέτοιο να επιτευχθεί.