IEEE e. Pablo Vaquero Barbón

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1 IEEE e

2 ÍNDICE DE CONTENIDOS Introducción Arquitectura MAC e MAC Simulación Preguntas?

3 Introducción Arquitectura MAC e MAC Simulación Preguntas?

4 INTRODUCCIÓN WLAN (802.11) - Protocolo IEEE nivel I y II (físico y enlace OSI) - Acceso inalámbrico - Movilidad - Simple - Flexible - Banda ancha - Bajo coste

5 INTRODUCCIÓN WLAN (801.11) - Protocolo de Nivel I y II (físico y enlace OSI) - Acceso inalámbrico ÉXITO COMO TECNOLOGÍA - Movilidad - Simple - Flexible - Banda ancha - Bajo coste DE ACCESO!!!

6 INTRODUCCIÓN Tendencias WLAN UMTS Tecnologías de acceso móvil IMS Convergencia de accesos Aplicaciones IPTV, VoD, Video llamadas VoIP Juegos interactivos Elearnig etc QoS

7 INTRODUCCIÓN Tendencias WLAN UMTS Tecnologías de acceso móvil IMS Convergencia de accesos Aplicaciones IPTV, VoD, Video llamadas VoIP Juegos interactivos Elearnig etc QoS

8 INTRODUCCIÓN Aplicaciones multimedia requieren soporte de QoS - Bandwidth - Jitter - Delay - Error rate Limitaciones de QoS en WLAN Capa física es ruidosa y variable - Capa MAC no soporta QoS

9 INTRODUCCIÓN a b c d e f g h i Mbps 5Ghz 11 Mbps 2.4Ghz Operación Bridge Armonización global Mejoras de capa MAC para QoS Roaming 54 Mbps 2.4Ghz Selección dinámica de frecuencias Seguridad

10 INTRODUCCIÓN a b c d e f g h i.. 54 Mbps 5Ghz 11 Mbps 2.4Ghz Operación Bridge Armonización global Mejoras de capa MAC para QoS Roaming 54 Mbps 2.4Ghz Selección dinámica de frecuencias Seguridad

11 Introducción Arquitectura MAC e MAC Simulación Preguntas?

12 ARQUITECTURA ESS Red LAN AP AP STA BSS STA STA BSS STA Red Infraestructura STA STA Red Ad Hoc BSS STA STA BSS Red Ad Hoc

13 ARQUITECTURA Station BSS: Basic Service Set - IBSS: Infraestructure BSS ESS: Extended Service Set DS : Distribution System

14 ARQUITECTURA Estandarizada por IEEE Modelo OSI Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Física IEEE Logical Link Control MAC Física

15 Introducción Arquitectura MAC e MAC Simulación Conclusiones

16 MAC Funcionalidades: - Entrega de datos confiable - Acceso equitativo al medio inalámbrico - Protección de datos MAC implementa : - Protocolo de intercambio de tramas - ACK - Protocolo RTS/CTS - Nodo oculto - Funciones de acceso ( DCF y PCF) - IEEE 32 bits CRC

17 MAC Mecanismo de acceso: - CSMA/CA - Binary exponential back-off - Network Allocation Vector (NAV) Funciones de acceso al medio: - Distributed Coordination Function (DCF) - Pointed Coordination Function (PCF)

18 MAC: DCF CSMA/CA Contención por el medio (CFP) Transmisión asíncrona Debe ser implementado en todas las estaciones Modo Ad-hoc Modo infraestructura

19 MAC: DCF Medio libre Medio libre STA ORIGEN DIFS BO RTS SIFS DATOS STA DESTINO SIFS CTS SIFS ACK OTRA NAV (RTS) DIFS BO NAV (RTS) NAV (DATOS) TIEMPO CP

20 MAC: DCF CP: Contention Period DIFS: DCF Inter Frame Space CW: Contention Window BO: Backoff Counter SIFS: Short Inter Frame Space SIFS < DIFS NAV: Network Allocation Vector

21 MAC: PCF Acceso al medio basado en Polling Con y sin contención por el medio Transmisión síncrona Implementación opcional Modo infraestructura

22 MAC: PCF CFP AP (PC) PIFS BF SIFS DATOS + POLL SIFS POLL DATOS STA-A CTS SIFS + ACK STA-B ACK SIFS DATOS CP TIEMPO

23 MAC: PCF CFP: Contention Free Period CP: Contentio Period PIFS: PCF Interframe Space SIFS < PIFS < DIFS BF: Beacom Frame PC: Point Coordinator

24 MAC: Limitaciones QOS Enlaces wireless tienen limitaciones: - Pérdidas de paquetes elevadas - Desorden de paquetes - Delay y Jitter elevados - Carácterísiticas no constantes Movilidad de usuarios causa que el end-2-end path cambie debido al roaming de los usuarios (QoS no garantizado)

25 MAC: Limitaciones DCF Servicios BE STAs en BSS tienen la misma prioridad No existen mecanismos para garantizar Bandwith, Delay y Jitter a estaciones con alta prioridad o a flujos multimedia Degradación elevada del canal debido a los tiempos de acceso, especialmente en entornos alta carga

26 MAC: Limitaciones PCF Comunicaciones coordinadas por el AP. - Degración del ancho de banda Incompatibilidad entre CF y CFP - Beacon delays impredecibles Tiempos de transmisión desconocidos

27 Introducción Arquitectura MAC e MAC Simulación Preguntas?

28 802.11e Aparece las figuras de : - QBSS: QoS Basic Service Set - QSTA: QoS Station - QAP: QoS Access Point Dos bloque funcionales: - Funciones de acceso al canal - Especificaciones de tráfico (TSPEC)

29 802.11e Hybrid Coordination Function (HCF) - Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) - HCF Controlled Channel Access (HCCA) Mejoras funcionales sobre DCF y PCF Funciones diseñadas para soportar tráfico priorizado Diffserv e IntServ

30 802.11e TXOP (Transmision Opportunity) - Intervalo limitado de tiempo en el que una QSTA puede transmitir ACKs opcionales EDCA se utiliza en CP HCCA se puede usar en CP y CFP

31 802.11e: EDCA TRAMAS AC1 AC2 AC3 AC4 ALGORITMO EDCF TX TRANS. TX ACTUAL TX SIG. TX BACKOFF TXOP LIMITE

32 802.11e: EDCA MSDU TRAMAS AC1 AC2 AC3 AC4 ALGORITMO EDCF TX TRANS. TX ACTUAL TX SIG. TX BACKOFF TXOP LIMITE

33 802.11e: EDCA TRAMAS Categorías de acceso 4 categorías IEEE 802.1D Parámetros: - CW - TXOP limit - Arbitrary IFS AC1 AC2 AC3 ALGORITMO EDCF AC4 TX TRANS. TX ACTUAL TX SIG. TX BACKOFF TXOP LIMITE

34 802.11e: EDCA TRAMAS AC1 AC2 AC3 AC4 Algoritmo interno de contención Backoff / AC ALGORITMO EDCF TX TRANS. TX ACTUAL TX SIG. TX BACKOFF TXOP LIMITE

35 802.11e: EDCA TRAMAS AC1 AC2 AC3 AC4 Cola enlazada de transmisión ALGORITMO EDCF TX TRANS. TX ACTUAL TX SIG. TX BACKOFF TXOP LIMITE

36 802.11e: EDCA TRAMAS AC1 AC2 AC3 AC4 ALGORITMO EDCF MAC hardware TX TRANS. TX ACTUAL TX SIG. TX BACKOFF TXOP LIMITE

37 802.11e: HCCA TRAMAS TSID = 0 TSID = 1 n TSID = n ALGORITMO HCCA TX TRANS. TX ACTUAL TX SIG.

38 802.11e: HCCA MSDU TRAMAS TSID = 0 TSID = 1 n TSID = n ALGORITMO HCCA TX TRANS. TX ACTUAL TX SIG.

39 802.11e: HCCA TRAMAS Categorías de acceso TSID = 0 TSID = 1 n TSID = n ALGORITMO HCCA TX TRANS. TX ACTUAL TX SIG.

40 802.11e: HCCA TRAMAS TSID = 0 TSID = 1 n TSID = n Algoritmo interno de contención ALGORITMO HCCA TX TRANS. TX ACTUAL TX SIG.

41 802.11e: HCCA TRAMAS TSID = 0 TSID = 1 n TSID = n ALGORITMO HCCA MAC hardware TX TRANS. TX ACTUAL TX SIG.

42 802.1e: Especificaciones de tráfico Interfaz de gestión entre protocolos QoS de alto nivel (DiffServ o IntServ) y las funciones de acceso al canal e TSPEC proporciona el mecanismo para: -Controlar la adminisión - Establecimiento - Ajuste - Eliminación de flujos

43 802.1e: Especificaciones de tráfico Control de Admisión

44 Introducción Arquitectura MAC e MAC Simulación Preguntas?

45 802.1e: Simulación Simulador NS2: Código e

46 802.11e: Simulación Escenario Access Point Medio wireless Flujo 1 Flujo 2 Nodo 1 Nodo 2 Flujo1: 6 Mbps Video Stream Flujo2: FTP 1500 bytes/paquete

47 802.11e: Simulación Escenario 1: Ancho de banda de video variando CWmin (ftp) Ancho de banda (Mbps) Tiempo (segundos)

48 802.11e: Simulación Escenario 1: Ancho de banda de video variando CWoffset (ftp) Ancho de banda (Mbps) Tiempo (segundos)

49 802.11e: Simulación Escenario 1: CDF de video variando CWmin (ftp) % paquetes/s acumulados Latencia (ms)

50 802.11e: Simulación Escenario 1: CDF de video variando CWmin (ftp) % paquetes/s acumulados Latencia (ms)

51 802.11e: Simulación Escenario 2 Access Point Flujo 1,2 Medio wireless Flujo 3,4 Flujo 5 Nodo 1 Nodo 2 Nodo 3 Flujo 1: 34 kbps Audio Stream Flujo 2: 6 Mbps Video Stream Flujo 3:,4,5 1.5 Mbps Tráfico promedio

52 802.11e: Simulación Escenario 2: DCF Ancho de banda (Mbps) Tiempo (segundos)

53 802.11e: Simulación Escenario 2: EDCA Ancho de banda (Mbps) Tiempo (segundos)

54 802.11e: Simulación Escenario 2: HCCA Ancho de banda (Mbps) Tiempo (segundos)

55 802.11e: Simulación Escenario 2: DCF % paquetes/s acumulados Latencia (ms)

56 802.11e: Simulación Escenario 2: EDCA % paquetes/s acumulados Latencia (ms)

57 802.11e: Simulación Escenario 2: HCCA % paquetes/s acumulados Latencia (ms)

58 Introducción Arquitectura MAC e MAC Simulación Preguntas?

59 PREGUNTAS??

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