Παροχή ποιότητας υπηρεσιών σε ασύρματα τοπικά δίκτυα πολυμέσων τεχνολογίας IEEE 802.11e.

Abstract

Η ταχεία εξέλιξη των Ασύρματων Δικτύων Τοπικής Εμβέλειας (Wireless Local Area Networks - WLANs) την τελευταία δεκαετία οδήγησε στην καθολική τους αποδοχή ως προτιμητέα τεχνολογία ασύρματης δικτύωσης από τους απανταχού χρήστες των υπολογιστικών συστημάτων. Το αδιαμφισβήτητο πρότυπο λειτουργίας των WLAN είναι το IEEE 802.11. Παράλληλα με την εξελικτική πορεία της ασύρματης δικτύωσης, οι εφαρμογές πολυμέσων έχουν, επίσης, σημειώσει εκπληκτική ανάπτυξη. Ήταν, επομένως, αναμενόμενο οι χρήστες των δύο τεχνολογιών να επιθυμούν την αποδοτική υποστήριξη των πολυμεσικών εφαρμογών από την ασύρματη υποδομή που διαθέτουν. Προς αυτή τη κατεύθυνση, ο οργανισμός IEEE εξέδωσε μια σειρά από προσθήκες στο αρχικό πρότυπο WLAN. Η δημοφιλέστερη και ευρέως αποδεκτή προσθήκη για την υποστήριξη πολυμέσων στα WLAN ήταν η IEEE 802.1 le. Η προσθήκη αυτή προσδιορίζει την λειτουργία ενός νέου Επιπέδου Πρόσβασης στο Μέσο (Medium Access Control - MAC), ικανού να παρέχει Ποιότητα Υπηρεσιών (Quality of Service - QoS) σε εφαρμογές με υψηλές απαιτήσεις από το δικτυακό σύστημα. Ωστόσο, το IEEE 802.lie, έχει δεχτεί αρνητική κριτική για την ικανότητα του να υποστηρίξει αποδοτικά δικτυακές εφαρμογές πολυμέσων σε συνθήκες υψηλού φόρτου. Οι συνθήκες αυτές είναι συχνό φαινόμενο, ιδιαίτερα σε δίκτυα υποδομής με μεγάλο αριθμό χρηστών (π.χ. δημόσια ασύρματα σημεία πρόσβασης, πανεπιστημικά δίκτυα κ.α.). Ήταν αναμενόμενο, λοιπόν, η διεθνής επιστημονική κοινότητα να αντιδράσει στην πρόκληση, παράγοντας βελτιωτικούς μηχανισμούς λειτουργίας του IEEE 802.1 le κάτω από συνθήκες συμφόρησης. Η παρούσα διατριβή συμβάλει σε αυτή τη διεθνή επιστημονική προσπάθεια παροχής ποιότητας υπηρεσιών σε πολυμεσικά ασύρματα δίκτυα τοπικής εμβέλειας, αναπτύσσοντας και αξιολογώντας έναν πρωτότυπο μηχανισμό ο οποίος συνδυάζει, προσαρμόζει και βελτιώνει χαρακτηριστικά και τεχνικές σχεδίασης που έχουν προταθεί από την διεθνή βιβλιογραφία, σε μία ολοκληρωμένη αρχιτεκτονική. Η απόδοση του μηχανισμού αξιολογείται και συγκρίνεται με άλλες υλοποιήσεις, και τα αποτελέσματα των πειραμάτων που διεξήχθησαν είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικά.

The fast growth of Wireless Local Area Networks (WLANs) during the last decade, has led to their wide acceptance by the vast majority of electronic equipment users as the dominant wireless networking technology. The indisputable functionality standard of WLANs is the IEEE 802.11. At the same time, multimedia applications technology has received a similar success. It was, therefore, an expected result that the users of both technologies required that multimedia applications were adequately supported by the wireless infrastructure. Towards this direction, the IEEE has published a series of amendments to the initial WLAN standard. The widely accepted amendment for supporting multimedia in WLANs is the IEEE 802.1 le. This specification defined the functionality of a new Medium Access Control (MAC), capable of providing Quality of Service (QoS) to applications with high demands from the network. However, the IEEE 802.11 has received negative reviews regarding its capability of multimedia support in highly congested wireless networks. These conditions are quite common, especially in infrastructure networks with large numbers of users (e.g., public hotspots, university networks etc.). As a response to this challenge, the international scientific community, has designed and proposed various enhancements mechanisms to improve the IEEE 802.1 le functionality in high load situations. This thesis contributes to this international effort of QoS provisioning in multimedia WLANs, by developing and assessing a novel mechanism which combines, adapts and enforces the characteristics and the design techniques that have been proposed in the international bibliography, into an integrated architecture. The efficiency of the mechanism is evaluated and compared to other implementations, and the related experimental results are proven to be very promising.