Analysis of asymmetry of traffic in full-duplex wireless local area network

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Soares, Felipe
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16001
Resumo: O presente trabalho é resultado de um convênio de dupla diplomação com o Instituto Politécnico de Bragança (Portugal)
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spelling 2020-11-19T18:25:30Z2020-11-19T18:25:30Z2019-07-02SOARES, Felipe. Analysis of asymmetry of traffic in full-duplex wireless local area network. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciência da Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16001O presente trabalho é resultado de um convênio de dupla diplomação com o Instituto Politécnico de Bragança (Portugal)Os dispositivos sem fio padrão são half-duplex, pois o full-duplex sem fio apresenta desafios que precisam receber atenção e melhorias. A auto-interferência presente é um dos desafios, mas, ainda que não haja padrão, existem algumas propostas que cancelam a auto-interferência a ponto de comunicações serem realizadas com sucesso. As regras padrão do protocolo de controle de acesso ao meio (MAC) half-duplex contido nas placas sem fio não permitem transmissões simultâneas, já que são propensas a causar colisões. Portanto, redes full-duplex sem fio precisam de um novo protocolo MAC para que os diferentes tipos de transmissão full-duplex (simétrico e assimétrico) sejam utilizados. As transmissões simétricas ocorrem em comunicações entre apenas duas estações, o que pode ser gerido de forma trivial por um protocolo MAC apropriado. Por outro lado, as transmissões assimétricas envolvem comunicações entre três estações, e estas transmissões são propensas a gerar colisões no caso de uma das estações receber sinal das outras duas, simultaneamente. Devido às diferentes dificuldades de cada tipo de transmissão, surge a dúvida sobre quantas oportunidades existem para comunicação full-duplex de cada tipo de transmissão. Com foco nessa questão, esta pesquisa propõe um método para coleta de dados de tráfego de uma rede de área local sem fio (WLAN) half-duplex com o objetivo de calcular a quantidade de oportunidades de transmissões full-duplex simétricas e assimétricas. O método proposto conta com: o driver brcmfmac, para coleta de dados de tráfego em ambiente de kernel; o Ftrace, ferramenta utilitária de rastreamento, usado para enviar os dados do kernel para o ambiente do usuário; um Raspberry Pi 3 B+, no qual é instalado o driver modificado e o utilitário de rastreamento; e, um cálculo para estimar o tempo de viagem de pacotes entre o kernel e o firmware. Os resultados desta pesquisa incluem um método de coleta de dados de tráfego com o objetivo de quantificar as oportunidades de transmissões full-duplex e seus tipos em uma WLAN real. Também é apresentado uma coleta feita por quatro dias como um exemplo do mesmo. A análise mostra que 4.096% dos pacotes apresentam condições adequadas para transmissões simétricas, e apenas 0.025% para transmissões assimétricas.The standard commodity wireless hardware is half-duplex because there are challenges in full-duplex wireless that need attention and improvement. The self-interference in radios is one of the big challenges, but, even though there is no standard yet, there are several proposals that cancel enough self-interference that it is possible for communication to be successfully made. The standard half-duplex rules of the media access control (MAC) protocol contained on wireless cards do not accept simultaneous transmissions, because simultaneous transmissions are likely to collide with each other. Therefore, full-duplex wireless networks need a new MAC protocol to be able to handle the different full-duplex transmissions, namely, symmetric and symmetric. Symmetric full-duplex transmissions ocurr between just two stations, which can be managed trivially by a suitable MAC protocol. On the other hand, asymmetric transmissions occur in communications involving three stations, and those transmissions are likely to produce collisions if one station receives simultaneously signals from the two others. From the different difficulties of each transmission type, emerges the doubt about how many opportunities are there for a full-duplex wireless network to make each type of transmission. With the focus on this question, this research proposes a method to collect traffic data from a real half-duplex wireless local area network (WLAN) to measure the amount of full-duplex symmetric and asymmetric transmission opportunities. The proposed method relies on: the brcmfmac driver, to collect the traffic data in kernel space; the Ftrace tracing utility framework, to send the data from kernel to user space; a Raspberry Pi 3 B+, in which is installed the modified driver and tracing utility; and an estimate of the travel time of frames between the kernel and firmware. The results of this research include a method to collect traffic data with the goal of measuring the amount of full-duplex transmissions opportunities and their types in a real half-duplex WLAN. It is also presented the analysis of a small amount of data collected during four days as an example of the proposed method, which shows that 4.096% of the frames presented the proper conditions to symmetric transmissions, while only 0.025% in the case of asymmetric transmissions.engUniversidade Tecnológica Federal do ParanáPonta GrossaCiência da ComputaçãoUTFPRBrasilDepartamento Acadêmico de InformáticaCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAORedes locais sem fioTelecomunicações - TráfegoSimetriaWireless LANsTelecommunication - TrafficSymmetryAnalysis of asymmetry of traffic in full-duplex wireless local area networkinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisPonta GrossaQueiroz, Saulo Jorge Beltrao deJorge, Luisa Maria GarciaJorge, Luisa Maria GarciaFernandes, José Eduardo MoreiraQueiroz, Saulo Jorge Beltrao deRodrigues, Nuno GonçalvesSoares, Felipeinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRORIGINALPG_COCIC_2019_2_02.pdfapplication/pdf1379206http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/16001/1/PG_COCIC_2019_2_02.pdf007c822f26006f37edb6b0999e8b21bbMD51LICENSElicense.txttext/plain1290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/16001/2/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD521/160012020-11-19 16:25:30.337oai:repositorio.utfpr.edu.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2020-11-19T18:25:30Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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