CEFRIEL Deliverable R4.2.5 Implementazione di un MAC adattativo per reti WiMax Alessandro Lapiana Roma – 24 novembre ‘05.

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1 CEFRIEL Deliverable R4.2.5 Implementazione di un MAC adattativo per reti WiMax Alessandro Lapiana Roma – 24 novembre ‘05

2 R4.2.5 2 Indice  Elementi di adattatività  QoS  Simulazioni  Risultati

3 R4.2.5 3 Elementi di adattatività  TDD dinamico: ad esempio la durata delle sottotrame di UL e DL non è fissa  Capacità dei singoli nodi dinamica: ogni stazione può ottenere banda differente  Capacità dei singoli flussi adattativa: ogni flusso può ottenere banda differente  Burst adattativi

4 R4.2.5 4 Scheduler selezionato: WF 2 Q+  WF 2 Q+ Worst-case Weighted Fair Queueing Approssimazione del GPS (Generalized Processor Sharing) a bassa complessità Caso peggiore trattato in modo fair Stretto limite superiore al delay  Gestisce La funzione di tempo virtuale Il tempo virtuale di fine servizio Il tempo virtuale di inizio servizio  Una coda è eligibile se il tempo virtuale di inizio servizio è minore o uguale al tempo virtuale  L'algoritmo sceglie la coda eligibile con il minimo tempo di fine servizio virtuale e manda il suo primo pacchetto

5 R4.2.5 5 Analisi teorica delle performances dove:  è il massimo throughput nella direzione DL  N DL è il numero di pacchetti nella sottotrama di downlink  L src è la dimensione dei pacchetti prodotti dalla sorgente di informazione  T frame è la durata del frame che è fissata a 10 ms  BurstFormat=24byte/simb è il numero di bytes per simbolo OFDM nella modulazione scelta  N SYMBDL è il numero massimo di simboli OFDM che possono essere utilizzati per il trasporto dei dati in downlink che è 120 simboli OFDM  SignOvh=LP_ovh+DL_MAP_ovh+UL_MAP_ovh=48+16+13+4 è l'overhead a causa della presenza di questi campi nella sottotrama di downlink  HdrOvh è l'overhead introdotto dai livelli IP e dal MAC Throughput

6 R4.2.5 6 Ambiente di simulazione  Simulatore di rete: NS2  I risultati mostrati sono per il downstream FIFO scheduler WF 2 Q+ scheduler Diverse code per stazione Ogni stazione (SS/BS) provvede banda per più CID  SSs quasi statiche (mobilità nomadica) sono nel raggio di una BS nella modalità PMP con 2 scenari: una BS e 5 SSs una BS e 10 SSs  Sorgenti di traffico CBR Sorgenti uguali, dimensione dei pacchetti fissa e rate della sorgente variabile Diverse sorgenti di traffico e dimensione dei pacchetti

7 R4.2.5 7 Analisi numerica delle performances  Delay end-to-end media delle differenze tra il punte (E) ed il punto (A) di ogni pacchetto che attraversa la rete WiMax  Throughput rapporto tra il numero dei pacchetti ricevuti moltoplicato per la loro dimensione ed il tempo trascorso  Jitter deviazione standard del delay MAC end-to-end dei pacchetti che attraversano la rete  Packet loss ratio between the number of dropped and sent packets IFQ MAC PHYSICAL LAYER MAC IFQ LL A B CD E TX RX Measured quantities

8 R4.2.5 8 Throughput - FIFO

9 R4.2.5 9 Throughput - FIFO

10 R4.2.5 10 End-to-End MAC delay - FIFO A buffer for all the flows of 100 packets

11 R4.2.5 11 End-to-End MAC delay - FIFO

12 R4.2.5 12 Jitter - FIFO

13 R4.2.5 13 Packet loss - FIFO

14 R4.2.5 14 Throughput - WF 2 Q+

15 R4.2.5 15 End-to-End MAC delay - WF 2 Q+ A buffer for each flow of 50 packets

16 R4.2.5 16 Jitter - WF 2 Q+

17 R4.2.5 17 Packet loss - WF 2 Q+

18 R4.2.5 18 Conclusioni  E' stata effettuata un analisi degli algoritmi di scheduling ed in particolare del WF 2 Q+  L'algoritmo selezionato è stato implementato in NS2  La rete WiMax è stata simulata utilizzando 2 schedulers FIFO WF 2 Q+  Le performances della rete sono state valutate teoricamente per validare i risultati di simulazione  E' stato fatto un confronto tra le simulazioni ed i risultati teorici