Seminario 3 (2014)

Resumen Español
Universidad Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)
Grado Ingeniería Telemática - 3º curso
Asignatura MXS
Profesor C.G.
Año del apunte 2014
Páginas 3
Fecha de subida 28/03/2015
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Resumen de los seminarios de MXS en Castellano.

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David Sesto Castilla Resumen Seminario 3 Seminario 3 ESQUEMA DE AUTO-CONFIGURACIÓN PARA DISMINUIR LAS INTERFERENCIAS ENTRE APS EN IEEE 802.11 WLAN I. INTRODUCCIÓN Cada vez son más los consumidores que demandan la transmisión de archivos multimedia de alta calidad mediante sistemas inalámbricos, debido principalmente al creciente uso de dispositivos portátiles como smartphones y tablets. Aunque son varias las tecnologías en desarrollo para cumplir las expectativas de los clientes a la vez que una QoS satisfactoria, sigue siendo el estándar IEEE 802.11 aquél que domina en el mundo de las tecnologías de red, gracias a una gran sencillez de instalación, soporte con una velocidad de transmisión bastante elevada y la posibilidad de uso de la banda ISM de canales reservados (industriales, científicos y médicos).
Sin embargo, el estándar 802.11 fue originalmente diseñado para redes simples de un único Access Point (AP), por lo que se convierte en necesario buscar una solución a la extensión de WLAN y la distribución de múltiples APs en espacios públicos, lo que provoca solapes entre redes de área local vecinas.
Como ya sabemos por el contenido de las clases de teoría, el protocolo de acceso al medio de 802.11 es distribuido, de manera que si son muchas las estaciones que quieren acceder al mismo AP, los usuarios verán reducido su throughput por tener que compartir el medio con otros usuarios. La solución para este problema es relativamente sencilla, y consiste en ajustar la potencia de transmisión de APs que compartan un espacio físico, además de asignarles a cada uno de ellos canales frecuenciales diferentes para así evitar interferencias. El problema es que se pretende que WLAN sea un sistema fácil de instalar por usuarios no profesionales, por lo que es necesario crear un sistema de auto-configuración para que los APs puedan gestionar por sí mismos el control de potencia y la asignación de canales.
La gestión de recursos de radiofrecuencia (RRM) es una técnica muy útil para ajustar estos parámetros de forma adecuada, especialmente si hablamos del RRM cooperativo (CRRM), sistema con el cual un AP debe de ser capaz de reconocer los Access Point vecinos y establecer sesiones con ellos para gestionar el método de funcionamiento.
Esta imagen nos muestra un ejemplo de situación en la cual los APs 1 y 2 deberían iniciar una sesión RRM para gestionar la interferencia por el uso del mismo canal de comunicación. Así que el artículo sobre el cual estamos hablando se centra en explicar ciertas propuestas de esquemas para Wireless LANs, demostrando que el funcionamiento de una estación es mucho mejor para una red de área local con CRRM que si carece de este sistema de auto-gestión.
II. PRELIMINARES IEEE 802.11 WLAN El estándar IEEE 802.11 especifica determinadas funcionalidades de capa MAC y física para las redes de área local inalámbricas. Estas redes están principalmente compuestas por estaciones y puntos de acceso que permiten la conexión a la red a las estaciones que están a su cargo. Un Basic Service Set está formado por un grupo de estaciones que están controladas por el mismo protocolo de acceso al medio (DCF), y un conjunto de BSSs puede ser gestionado desde un Extended Service Set (ESS). Además, este estándar usa el DCF como protocolo de acceso al medio, que consiste en una pequeña variación del CSMA/CA que aporta a las estaciones una transmisión best-effort compartiendo el canal de forma equitativa.
David Sesto Castilla Resumen Seminario 3 Por otro lado, las revisiones b y g del estándar definen 13 canales de frecuencia, cada uno de ellos de 22MHz de ancho de banda y con frecuencias centrales separadas 5MHz, de manera que la única forma de utilizar canales diferentes sin solaparse es dejando un espacio de 4 canales adyacentes, por ejemplo utilizando los canales 1, 6 y 11.
Tecnologías RRM para WLAN Los APs para una WLAN pueden ser colocados para cualquier tipo de uso sin tener que solicitar ninguna clase de permiso ni recomendación previa, aunque si su configuración no es la adecuada, no sólo puede proporcionar un trabajo bastante pobre, sino que puede empeorar también el funcionamiento de sistemas vecinos. Es por ello por lo que hoy en día se están impulsando las tecnologías RRM para proporcionar una capacidad, funcionamiento y falibilidad óptimos a las redes que nos rodean.
Así que Cisco systems, una popular empresa de equipos de telecomunicaciones, extendió el uso de funcionalidades RRM como son la asignación dinámica de canales (DCA) y el control de la potencia de transmisión (TPC). El DCA se encarga de minimizar las regiones de solape obligando a algunos APs a cambiar sus canales de trabajo a frecuencias que no interfieran con las ya existentes en la zona, de forma que esta asignación se puede hacer de forma dinámica para adaptarse en cada momento al estado del entorno y así optimizar el funcionamiento de la WLAN en cuestión. Sin embargo, y como presentó antes mi compañero, en una zona con una densidad de APs muy elevada, el DCA no es suficiente para solucionar el problema de las interferencias, ya que sólo se puede trabajar con 3 frecuencias de manera simultánea, ya que los estándares 802.11 b y g no definen más canales. Y es en este punto donde entra el TPC, ya que combinando ambos sistemas se puede conseguir solucionar los problemas de colisión de tramas en canales superpuestos.
Pero finalmente nos encontramos con otro problema, y es que las estaciones se conectan inicialmente al AP con un nivel de potencia de señal máximo, con lo que un AP sobrepoblado puede tener problemas de sobrecargas. Así que se introduce el nuevo concepto de balanceo de carga (LB), que también se considera como parte del RRM y que consiste en permitir que el AP gestione el acceso de las estaciones para mantener la carga bajo unos niveles límite. Además, también se usa el algoritmo de detección y corrección de zonas vacías (CHDCA), el cual permite identificar áreas de cobertura donde el nivel de potencia es inferior a un cierto nivel de threshold.
III. ESQUEMA CRRM PROPUESTO Para el uso eficiente de los limitados recursos de radio y minimizar las interferencias entre BSSs, se propone el esquema CRRM auto-configurable, que incorpora DCA y TPC. Se toman las siguientes consideraciones: - Cada AP usa un canal que no se solape con los otros.
Las sesiones peer-to-peer entre APs vecino ya están establecidas.
Cada AP mantiene una lista de APs vecinos, que se actualizar periódicamente.
Cuando se instala un nuevo AP, selecciona un canal de forma temporal y no permite que se conecte ninguna estación hasta que no escoge el canal óptimo.
APH es el que inicia el CRRM y su objetivo es APN.
Capacidad de asignación de canal El propósito de esta capacidad es asignar un canal minimizando la interferencia con otras WLANs. Tiene dos fases: David Sesto Castilla - - Resumen Seminario 3 Fase de descubrimiento de BSS vecinos: un AP busca la existencia e información (BSSID…) de un AP vecino gracias a las capacidades de escaneo de las STAs conectadas. Proceso: 1- cada STA mantiene una lista de APs con los beacons que cada uno envía, 2- el AP hace un request de esa lista, 3- la STA envía al APH esa lista, 4- si se descubre un APN que antes no estaba en la lista, se inicia la fase de asignación de canal.
Fase de asignación de canal: 5- APH envía un mensaje a APN que incluye información del canal que APH usa y el nº de STAs que están en la zona de solape entre H y N, 6- APN escoge un canal no usado o, si están todos usados, aquél en el que haya menos STAs en la zona de solape, 7- APN envía un mensaje broadcast con su nueva configuración y empieza a acoger a las nuevas STAs.
Capacidad de control de potencia Si después del proceso anterior, aún hay APs que se solapen usando el mismo canal, APH inicia el proceso de control de potencia tanto para APH como para APN. Proceso: 8- APH envía un request de control de potencia a APH, 9- APN escoge la STAHN (STA asociada a N que reciba más potencia de H) a partir de los datos recogidos en (3-), 10- APN responde a APH enviándole la información de potencia medida en STAHN, 11- APH recalcula la Ptx de APH y APN, 12- APH envía ese valor a APN, 13- ambos APs ajustan sus potencias.
IV. EVALUACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO Para evaluar el funcionamiento del esquema CRRM propuesto, los escritores del artículo hacen un simulador basado en programación en C, para un entorno de IEEE 802.11g con un BSS de 54 Mbps te capacidad máxima.
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