FDT-MAC e FDMR-MAC : protocolos de controle de acesso ao meio projetados para explorar o potencial das comunicações full-duplex

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Guimarães, Lucas de Melo
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/39329
Resumo: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2020.
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spelling FDT-MAC e FDMR-MAC : protocolos de controle de acesso ao meio projetados para explorar o potencial das comunicações full-duplexComunicações full-duplexReserva de canalProtocolos MACRedes sem fioComunicações móveisTese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2020.A crescente demanda de vazão em redes móveis cada vez mais densas impulsiona a pesquisa em tecnologias capaz de atendê-la. Dentre as redes sem fio, as comunicações full-duplex surgem como uma alternativa neste contexto. Para organizar as comunicações de maneira eficiente quando se utiliza full-duplex, há diversas opções de protocolos de controle de acesso ao meio. Entretanto, muitos destes protocolos se baseiam em premissas utilizadas pelo padrão IEEE 802.11, que fora projetado para comunicações half-duplex. Assim, estes protocolos acabam por não explorar de modo apropriado o potencial das comunicações full-duplex. Neste contexto, este trabalho propõe duas técnicas de controle de acesso ao meio que visam obter uma maior vazão do que a obtida com os protocolos existentes. Cada uma das técnicas utiliza uma abordagem diferente para obter esse aumento na vazão. A primeira técnica (FDT-MAC) visa reduzir o tempo despendido em uma comunicação, fazendo uso de sinais pulso e tom, ao invés de quadros, em sua reserva de canal. Para avaliar o FDT-MAC, foi realizada uma extensão de modelos matemáticos existentes para que eles contemplem as características das comunicações full-duplex, tais como os efeitos da auto-interferência. Assim, foi realizada a comparação do FDT-MAC com um protocolo do estado da arte de comunicações full-duplex (FD-MAC). O FDTMAC obteve ganhos em termos de vazão de até 149% em redes saturadas, indicando sua relevância. Além disso, foi proposta uma política de alocação de tamanho de quadros de dados em comunicações full-duplex, visando reduzir a ociosidade da rede. Foram feitas avaliações relacionadas à vazão da política proposta. Quando a política é incorporada ao FDT-MAC, há ganho de até 63% em comparação com o FDT-MAC sem a política incorporada. A segunda contribuição deste trabalho foi a proposta do FDMR-MAC, o qual emprega uma técnica inovadora de reserva de canal aliada a escalonamento de quadros de dados com o objetivo de elevar a probabilidade p de serem estabelecidas comunicações em que os nós emissor e receptor possuam quadros de dados a serem transmitidos um ao outro. Dessa forma, o FDMR-MAC é capaz de aumentar a vazão em até 72% quando comparado com o FD-MAC. Os resultados obtidos nas avaliações realizadas ao longo deste trabalho indicam a relevância das suas contribuições (FDT-MAC e FDMR-MAC).The growing demand for throughput in wireless mobile networks leveraged the research into technologies able to cope with it. Full-duplex communications arise as a viable alternative in this context. Several medium access control (MAC) protocols were proposed aiming to manage full-duplex communications properly. However, many of these MAC protocols are build upon the IEEE 802.11, which is designed to operate under half-duplex conditions. Therefore, these protocols may not be able to entirely exploit the full-duplex communications potential. In this context, this work proposes two MAC techniques with different approaches and a common goal: raise throughput when compared with existing MAC techniques designed for full-duplex communications. The first one (FDT-MAC) resorts to pulse and tone signals instead of frames to perform channel reservation. In order to evaluate FDT-MAC, it was necessary to extend existing mathematical models in such a way that they address full-duplex communications characteristics, as self-interference. Therefore, FDT-MAC was compared with a state of art MAC protocol (FD-MAC) designed for full-duplex communications. FDT-MAC improved throughput up to 149% under saturated network conditions. Also, it was proposed a data frame size allocation policy that aims to enhance channel usage for full-duplex communications. Evaluations of the proposed policy were performed in terms of throughput. When the proposed policy is coupled with FDT-MAC, a throughput improvement up to 63% is achieved comparing to FDT-MAC without the proposed policy. The second contribution of this work was the proposal of FDMR-MAC technique. The FDMR-MAC employs an innovative channel reservation scheme coupled with data frame scheduling to raise the probability of establishing communications in which sender and receiver nodes have data frames to send one to another. Hence, in the evaluated scenarios, FDMR-MAC was able to enhance throughput up to 72% when compared with FD-MAC. The results achieved throughout this work indicate the relevance of its main contributions (FDT-MAC and FDMR-MAC).Bordim, Jacir LuizGuimarães, Lucas de Melo2020-07-28T18:31:21Z2020-07-28T18:31:21Z2020-07-282020-03-02info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfGUIMARÃES, Lucas de Melo.FDT-MAC e FDMR-MAC: protocolos de controle de acesso ao meio projetados para explorar o potencial das comunicações full-duplex. 2020. xiii, 114 f., il. Tese (Doutorado em Informática)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.https://repositorio.unb.br/handle/10482/39329A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-10T13:00:51Zoai:repositorio.unb.br:10482/39329Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-10T13:00:51Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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