Um modelo fuzzy para controle dinâmico do tamanho de quadros em redes sem fio

Abstract

Em regiões onde existe grande quantidade de dispositivos, é fundamental que um processo de análise do desempenho da rede sem fio seja continuamente executado. Isso porque, se muitos dispositivos tentarem transferir grande quantidade de dados, ou ocuparem o canal por períodos muito longos, provavelmente degradarão a capacidade e o desempenho da rede. Considerando que todas as estações podem transferir a mesma quantidade de dados, as estações com taxas de transmissão mais lentas tendem a ocupar o canal por mais tempo do que as estações com taxas de transmissão mais rápidas. Esse fenômeno é referenciado na literatura como "anomalia de desempenho" do IEEE 802.11 e ocasiona a degradação do desempenho da rede. Assim, esta pesquisa apresenta um modelo para gerenciar dinamicamente as características que influenciam no desempenho de um ambiente de rede sem fio, reduzindo a degradação. O modelo proposto utiliza um controlador fuzzy para ajustar dinamicamente o tamanho máximo do quadro que pode ser transmitido de acordo com as características do meio de transmissão. Para isso, são avaliadas variáveis como a taxa de transmissão e um indicador de utilização do canal. Os resultados do modelo fuzzy foram comparados com o padrão IEEE 802.11, por meio de testes estatísticos, e mostram que em geral é possível aumentar o desempenho em, aproximadamente, 30% ao controlar dinamicamente os aspectos que interferem na capacidade de transferência das estações.

Abstract : In areas where there are large numbers of devices it is essential to continuously run a process of performance analysis in wireless networks. This is necessary if many devices attempt to transfer large amounts of data, or occupy the channel over long periods as this will probably degrade the capacity and performance of the network. Considering that all stations could send the same amount of data, slower transmission rate stations have a tendency to occupy the channel longer than faster transmission rate stations. This phenomenon is referred to as IEEE 802.11 "performance anomaly", causing network performance degradation over time. Thus, this research presents a model to manage the parameters that can have influence over the quality of a wireless network environment, minimizing the loss of performance. The proposed model uses a fuzzy controller to dynamically adjust the maximum frame size that can be transmitted according to the characteristics of the transmission medium. Variables such as the transmission rate and a channel usage indicator are evaluated. The results obtained from the fuzzy model were compared to the IEEE 802.11 standard using statistical tests and show that it is generally possible to increase performance by approximately 30% if the aspects that interfere with the stations data delivery capacity are dynamically controlled.