Caracterización y evaluación de redes BWA

Antes de realizar o proponer algún cambio, es indispensable que primero se lleve a cabo un análisis de su comportamiento dinámico, el cual nos permita obtener los retardos promedios para la transmisión de datos y la máxima cantidad de información que se puede transmitir cuando se varia la carga de tráfico ó se incrementa el número de usuarios en la red BWA.  Para la realización de este estudio, es indispensable que primero se construya un modelo de simulación el cual considere las tres regiones de operación del canal Uplink. La región de contención se usa solamente para mandar los mensajes de reservación del canal uplink y también para el envío de mensajes de control y administración. La siguiente región de reservación se debe usar para la transmisión de datos de usuario una vez que ya ha sido reservado el canal, y la tercera región se debe usar para la transmisión de servicios en tiempo real (e.g. VoIP) y que requieren que se les asigne un espacio en el canal durante toda la conexión.

Técnicas adaptivas de alojamiento de slots de contención

El algoritmo que designa el uso de cada slot en el canal uplink, mantiene un número fijo en cada trama de señalamiento lo que genera un bajo rendimiento de la red celular. Esto se debe  porque en periodos de congestión, los usuarios requieren un número mayor de slots de contención para transmitir correctamente sus mensajes de reservación, y al tener siempre el mismo valor, se genera un número considerable de colisiones, provocando la caída de eficiencia. En un estudio ya realizado para redes de televisión por cable, se demostró que las técnicas de alojamiento de slots adaptivos pueden incrementar la eficiencia. Por lo tanto, es necesario que se estudien diferentes técnicas de ASC que mejor se adapten en un ambiente inalámbrico y sobre todo que el número de slots de contención que se deben asignar en cada trama de señalamiento sea dinámico.  En periodos de congestión la técnica ASC debe proporcionar más slots de contención que cuando se tiene baja carga de tráfico en la red celular.

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Evaluación de nuevas técnicas de control de acceso al medio

Cuando dos o más estaciones transmiten sus mensajes de reservaciones en el mismo instante ó slot de contención se genera una colisión y el algoritmo adoptado en redes BWA para la resolución de colisiones es el algoritmo Exponencial Backoff (EB), el cual presenta una muy baja eficiencia en condiciones de congestión. Hemos demostrado que otros algoritmos, tales como los algoritmos de árbol (Spliting Tree Algorithms)  son mucho más eficientes que el algoritmo EB, por lo que es necesario que se mejoren o investiguen otras técnicas de resolución de colisión que mejor se ajusten al modo de operación de las redes BWA en un ambiente inalámbrico. El algoritmo EB cuando hay una colisión, genera un número aleatorio ‘backoff’ . Este número aleatorio ‘backoff’ representa el número de slots de contención que debe dejar pasar un usuario (o modem inalámbrico) antes de intentar retransmitir un mensaje de reservación. Si dos o más estaciones vuelven a seleccionar el mismo slot de contención se produce nuevamente otra colisión y el rango del valor backoff se incrementaría exponencialmente, lo que causaría que un usuario tenga que esperar por mucho tiempo antes de intentar transmitir una petición de reservación. Además de incrementar el tiempo de transmisión, se reduce considerablemente la velocidad de transmisión de datos (throughput) al mantener el canal ocupado tratando de resolver las colisiones.

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Técnicas de mejoramiento de asignación de slots

Las propuestas para redes BWA aún no han definido como se deben asignar los slots de reservación y los slots fijos de tal manera que todos los usuarios de la red compartan  justamente  los recursos. Conforme el número de usuarios activos en la red aumenta, hay ocasiones en las cuales algunos usuarios no pueden ser atendidos de igual forma que otros que quieren transmitir la misma clase de aplicación o servicios, esto se debe a que las redes BWA utilizan una distribución de servicio del tipo FIFO (primero que llega, primero que se atiende).  Esta distribución causa una baja calidad de servicio en los usuarios que llegaron tarde lo que pude afectar severamente la comunicación en alunas aplicaciones.

Handover

Un problema fundamental por resolver es como se provisiona a una célula para garantizar que terminales que ingresan con determinada clase de servicio puedan obtener una clase de servicio similar después de concluido el proceso de handover. Cabe recordar que una célula implementa diferentes clases de servicio dando preferencia a ciertos paquetes (mejor calidad de servicio) en detrimento de otros (peor calidad de servicio). De esta forma una célula tiene un tope máximo en cuanto al número de usuarios que puede aceptar en cada clase de servicio de tal forma que no se viole la calidad de servicio de las demás clases. En el caso de handover, una célula tiene que contemplar no solo el número de usuarios que está sirviendo en un momento determinado, si no también los usuarios visitantes que ingresaran a dicha célula en el futuro después de implementar un handover. Otro problema relacionado con el anterior es como balancear la carga de tráfico en células para el caso donde una terminal móvil pueda realizar un handover en más de una célula.