Gruppo RETI di TELECOMUNICAZIONI Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione
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1 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Progetto di uno scheduler per classi di servizio differenziate su reti Wireless LAN 802.11 basato
sulla qualità del canale radio
Tesi di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni
Gruppo RETI di TELECOMUNICAZIONI
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione
Università di Pisa, 23 Giugno 2004
Candidato:Edoardo Valori
Relatori:Prof. Ing. Stefano GiordanoIng. Rosario G. GarroppoIng. Stefano Lucetti
2 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Sommario
• L’anomalia della Wireless LAN 802.11b
• Wireless Hierarchical Token Bucket
(WHTB):
– Progetto ed implementazione
– Risultati sperimentali
• Time-based Wireless Hierarchical Token
Bucket (TWHTB):
– Progetto ed implementazione
– Risultati sperimentali
• Conclusioni
3 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Scenario di riferimento
• MS1: canale radio di buona qualità
• MS2: canale radio con qualità variabile
4 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
L’anomalia della Wireless LAN 802.11b
• Scheduler tradizionali (CBQ, HTB, DRR…):– Lavorano al di sopra del livello data link– Presuppongono una qualità costante
• Canale wireless:
– Qualità dipendente dalla posizione– Per ridurre il numero di pacchetti errati: ritrasmissioni
e rate adattativo
• Gli algoritmi di scheduling tradizionali
non tengono conto delle caratteristiche
del CANALE WIRELESS!
5 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
L’anomalia della Wireless LAN 802.11b
•L’utente con qualità cattiva consuma più risorse a parità di dati ricevuti a livello IP
•Anche il goodput dell’utente con qualità buona si riduce
6 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
L’anomalia della Wireless LAN 802.11b
Il goodput di entrambe le stazioni
decresce…
…ma le risorse consumate da MS2
crescono all’aumentare della distanza!
7 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Uno scheduler channel-awareWireless Hierarchical Token
Bucket (WHTB)
8 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
WHTB: risultati sperimentali
Posizione MS2 MS CBQ HTB DRR WHTB
Buona 1 4037 4061 4054 3937
2 1017 1011 1025 991
Media 1 3404 3966 3276 3344
2 859 609 828 788
Cattiva 1 2621 3544 2161 3960
2 662 503 546 469
Pessima 1 1996 2105 1449 3401
2 497 255 342 160
FuoriPortata
1 692 1205 680 3226
2 0 0 0 0
•Kbit/s ricevuti (MS1: 4 Mbit/s; MS2: 1 Mbit/s)
9 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
WHTB: risultati sperimentali
Posizione MS2 MS CBQ HTB DRR WHTB
Buona 1 2545 2534 2546 2511
2 2545 2512 2543 2514
Media 1 2000 1925 2038 2061
2 2000 1855 2037 2028
Cattiva 1 1462 1492 1471 2107
2 1460 1153 1469 956
Pessima 1 714 778 573 1825
2 676 369 562 313
FuoriPortata
1 198 199 201 1878
2 0 0 0 0
•Kbit/s ricevuti (MS1 e MS2: 2.5 Mbit/s)
10 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
WHTB: risultati sperimentali
11 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Uno scheduler channel-awareTime-based Wireless
Hierarchical Token Bucket (TWHTB)
12 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
TWHTB: risultati sperimentali
PosizioneMS2
MS CBQ DRR TWHTB
Buona 1 2545 2546 2562
2 2545 2543 2552
Media 1 2000 2038 2125
2 2000 2037 1636
Cattiva 1 1462 1471 2020
2 1460 1469 795
Pessima 1 714 573 1676
2 676 562 350
•Kbit/s ricevuti (MS1 e MS2: 2.5 Mbit/s)
13 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
TWHTB: risultati sperimentali
Anche qui MS1 usa gran parte delle sue risorse.
14 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Confronto fra WHTB e TWHTB
PosizioneMS2
MS WHTB TWHTB
Buona 1 2511 2562
2 2514 2552
Media 1 2061 2125
2 2028 1636
Cattiva 1 2107 2020
2 956 795
Pessima 1 1825 1676
2 313 350
•Kbit/s ricevuti (MS1 e MS2: 2.5 Mbit/s)
15 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Confronto fra WHTB e TWHTB
• Approcci diversi, ma risultati molto simili:
DRR
WHTB
TWHTB
16 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Confronto fra WHTB e TWHTB
• Caratteristiche del WHTB:
– Implementazione più semplice
– Risente poco delle perdite dei pacchetti
ma…
– Sensibile alle asimmetrie del canale radio
• Caratteristiche del TWHTB:
– Non ha bisogno di essere calibrato
– Funziona anche quando il canale è
asimmetrico
ma…
– Necessita di due schede wireless (oppure una
con funzioni di trasmissione e di monitoring)
17 Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Conclusioni
• Obiettivo: superare l’anomalia dell’802.11b
• Metodologia: inserire nello scheduler a
livello IP informazioni su qualità del canale
• Risultati:
– Implementazione di due scheduler channel-
aware con due differenti approcci
– Analisi prestazionale dei due schemi realizzati
– Confronto fra i due schemi in termini di
prestazioni e di implementazione