Dissertação
Algoritmo de escalonamento DRR com quantum adaptativo para o tráfego downlink de redes IEEE 802.16j
DRR adaptive quantum scheduling algorithm for downlink traffic of IEEE 802.16j networks
Registro en:
Autor
Santos, Einar César
Institución
Resumen
IEEE 802.16j networks provide, through the Relay Station (RS), improvements with
regard to previous specifications of WiMAX in terms of increased coverage area, reduction
of deployment costs due to low cost of RS compared to a Base Station (BS) and system
average throughput increase. Its main purpose is to meet demands for wireless broadband
access at lower cost. The efficient resource allocation is a challenge in the IEEE 802.16
standard and requires total commitment of scheduling algorithm. Few proposals for downlink
scheduling developed for IEEE 802.16j networks are relevant to the present moment,
and much of it disregards the maximum utilization of basic resources available, such as
using only one RS due to a large traffic load, for example. In view of this, we propose the
application of a Deficit Round Robin (DRR) algorithm with adaptive quantum operating
together with a queue management and congestion control in RS. In the proposed DRR
scheduling, implemented in the BS downlink scheduler, the quantum is calculated using
the Maximum Transmission Unit (MTU) size and information about the congestion state
in RS. In order to balance the average queue length in the output buffer of RS, we have
implemented an algorithm based on Adaptive Random Early Detection (ARED). Finally,
the proposed solution was evaluated using modeling and simulation. The simulation results
demonstrate good performance of the proposed classes for UGS, rtPS, nrtPS and
BE compared to a conventional DRR scheduling without queue management. Mestre em Ciências Redes IEEE 802.16j proporcionam, por meio da Relay Station (RS), melhorias com
relação às especificações anteriores do WiMAX em termos de aumento da área de cobertura,
redução de custos de implantação devido ao baixo custo da RS em relação a Base
Station (BS) e aumento da vazão média do sistema. Sua principal finalidade é atender
demandas de acesso a banda larga sem fio por um custo reduzido. A alocação eficiente
de recursos é um desafio no padrão IEEE 802.16 e requer total comprometimento do algoritmo
de escalonamento. Poucas propostas de escalonamento downlink desenvolvidas
para redes IEEE 802.16j são relevantes até o presente momento, e boa parte desconsidera
o aproveitamento máximo dos recursos básicos disponíveis, como o uso de apenas uma
RS em função de uma grande carga de tráfego, por exemplo. Em vista disso, propõese
a aplicação de um algoritmo Deficit Round Robin (DRR) com quantum adaptativo
operando em conjunto com o gerenciamento de filas e controle de congestionamento de
tráfego na RS. No escalonamento DRR proposto, implementado no escalonador downlink
da BS, o quantum é calculado em função do tamanho da Maximum Transmission Unit
(MTU) e de informações sobre o estado de congestionamento da RS. Para equilibrar o
comprimento médio da fila do buffer de saída da RS, implementou-se um algoritmo baseado
no Adaptive Random Early Detection (ARED). Finalmente, a solução proposta foi
avaliada por meio de modelagem e simulação. Os resultados de simulação demonstram
um bom desempenho da proposta para as classes UGS, rtPS, nrtPS e BE em relação a
um escalonamento DRR convencional sem gerenciamento de filas.