Tesi di Laurea in
Ingegneria delle Telecomunicazioni
Progetto di uno scheduler per
classi di servizio differenziate su
reti Wireless LAN 802.11 basato
sulla qualità del canale radio
Candidato:
Edoardo Valori
Relatori:
Prof. Ing. Stefano Giordano
Ing. Rosario G. Garroppo
Ing. Stefano Lucetti
Gruppo RETI di TELECOMUNICAZIONI
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione
1
Edoardo Valori
– Progetto di
scheduler
per reti Wireless
Università
diuno
Pisa,
23 Giugno
2004 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
2
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
3
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!
4
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
5
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!
6
Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Wireless Hierarchical Token
Uno scheduler channel-aware
Bucket (WHTB)
7
Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
WHTB: risultati sperimentali
•Kbit/s ricevuti (MS1: 4 Mbit/s; MS2: 1 Mbit/s)
Posizione MS2
MS
CBQ
Buona
1
4037 4061 4054
3937
2
1017 1011 1025
991
1
3404 3966 3276
3344
2
859
788
1
2621 3544 2161
3960
2
662
469
1
1996 2105 1449
3401
2
497
255
160
1
692
1205 680
3226
2
0
0
0
Media
Cattiva
Pessima
Fuori
Portata
8
HTB
609
503
DRR
828
546
342
0
WHTB
Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
WHTB: risultati sperimentali
•Kbit/s ricevuti (MS1 e MS2: 2.5 Mbit/s)
Posizione MS2
MS
CBQ
Buona
1
2545 2534 2546
2511
2
2545 2512 2543
2514
1
2000 1925 2038
2061
2
2000 1855 2037
2028
1
1462 1492 1471
2107
2
1460 1153 1469
956
1
714
778
573
1825
2
676
369
562
313
1
198
199
201
1878
2
0
0
0
0
Media
Cattiva
Pessima
Fuori
Portata
9
HTB
DRR
WHTB
Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
WHTB: risultati sperimentali
10
Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Time-based Wireless Hierarchical
Uno scheduler channel-aware
Token Bucket (TWHTB)
11
Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
TWHTB: risultati sperimentali
•Kbit/s ricevuti (MS1 e MS2: 2.5 Mbit/s)
Posizione
MS2
MS
CBQ
Buona
1
2545 2546
2562
2
2545 2543
2552
1
2000 2038
2125
2
2000 2037
1636
1
1462 1471
2020
2
1460 1469
795
1
714
573
1676
2
676
562
350
Media
Cattiva
Pessima
12
DRR
TWHTB
Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
TWHTB: risultati sperimentali
Anche qui MS1 usa gran parte delle sue risorse.
13
Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Confronto fra WHTB e TWHTB
•Kbit/s ricevuti (MS1 e MS2: 2.5 Mbit/s)
Posizione
MS2
MS
WHTB
TWHTB
Buona
1
2
2511
2514
2562
2552
Media
1
2
1
2
2061
2028
2107
956
2125
1636
2020
795
1
2
1825
313
1676
350
Cattiva
Pessima
14
Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11
Confronto fra WHTB e TWHTB
• Approcci diversi, ma risultati molto simili:
DRR
TWHTB
WHTB
15
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)
16
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 channelaware con due differenti approcci
– Analisi prestazionale dei due schemi realizzati
– Confronto fra i due schemi in termini di
prestazioni e di implementazione
17
Edoardo Valori – Progetto di uno scheduler per reti Wireless LAN 802.11