Uma nova arquitetura para provisão de QoS utilizando enxame de partículas em redes WiMAX fixas

Technological advances in recent years have led to a growth in the user base using communication networks, especially with multimedia services such as IPTV, video conferencing and VoIP. As these services require more resources and generate a great demand on the network infrastructure, each user must have their applications dealt with in accordance with certain priorities, to provide an acceptable level of service. Under this assumption, the communication networks for wireless broadband, based on the IEEE 802.16 standard, also known as WiMAX, can meet the various demands of end users, the need for access to data at all times and in any place and the connectivity efficient broadband, offering excellent tredeoff for the end user by enabling high data transmission capacity at a relatively low cost of deployment. The provision of quality services is a very important factor for the performance of communication networks for that, the scheduling mechanisms, admission control connections and traffic policing, must be present. However, the IEEE 802.16 standard specifies only policies of how these mechanisms should be implemented, but does not define how to implement them. This research aims to present a new architecture for uplink traffic, the WiMAX network base stations, with provision of quality services through the particle swarm optimization metaheuristic to calculate the frame duration, allowing to find an ideal value, providing a better allocation of network users.Os avanços tecnológicos ocorridos nos últimos anos provocaram um crescimento na base de usuários que utilizam as redes de comunicação, principalmente com serviços de multimídia, como IPTV, videoconferência e VoIP. Como estes serviços requerem mais recursos e geram uma grande demanda sobre a infraestrutura da rede, cada usuário deve ter as suas aplicações tratadas de acordo com determinadas prioridades, para oferecer um nível aceitável de serviço. Partindo deste pressuposto, as redes de comunicação para acesso sem fio em banda larga, baseadas no padrão IEEE 802.16, também conhecidas como WiMAX, conseguem atender as várias demandas dos usuários finais, como a necessidade de acesso aos dados em todos os momentos e em qualquer lugar e a conectividade de banda larga eficiente, oferecendo uma excelente relação custo-benefício para o utilizador final, pois possibilitam uma elevada capacidade de transmissão de dados a um custo relativamente baixo de implantação. A provisão de qualidade de serviços é um fator de grande importância para o desempenho das redes de comunicação, para isso, os mecanismos de escalonamento, de controle de admissão de conexões e de policiamento de tráfego, devem estar presentes. Porém, o padrão IEEE 802.16 apenas especifica as políticas de como estes mecanismos devem ser implementados, mas não define como implementá-los. Esta pesquisa tem como objetivo apresentar uma nova arquitetura para o tráfego uplink, nas estações bases das redes WiMAX, com provisão de qualidade de serviços, utilizando a metaheurística de otimização por enxame de partículas para o cálculo da duração do tempo do quadro, quando houver a necessidade, possibilitando encontrar o valor ideal para esta quantidade, proporcionando uma melhor alocação de usuários na rede

Um novo escalonador com controle de admissão de conexão para o padrão IEEE 802.16 com garantia de limite de atraso

The IEEE 802.16 Working Group on Broadband Wireless Access is developing a standard for broadband wireless access networks in Metropolitan Area Network (MAN), also know as WiMAX. One of the features of the MAC (Media Access Control) layer is that it was designed to differentiate service among traffic categories with different multimedia requirements. Based on these assumptions and considering that the standard does not specify a scheduling algorithm, a new scheduler with admission control connection has been proposed based on Latency-Rate (LR) server theory and system characteristics specified by the standard for systems using the WirelessMAN-OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) air interface. The proposed scheduling algorithm calculates the Time Frame (TF) in order to maximize the number of stations allocated in the system while guarantee the delay required for each user. Properties of this proposal have been investigated theoretically and through simulations. A set of simulations is presented with streams of Constant Bit Rate (CBR) and Variable Bit Rate (VBR) and performance comparisons with different delays and different TFs. The results showed that the upper limit of delay can be achieved by a variety of loads in the network, optimizing the bandwidth.O grupo de trabalho do IEEE 802.16 está desenvolvendo um padrão para redes de acesso banda larga sem fio em redes metropolitanas, também conhecido como WiMAX. Uma das características da camada MAC (Media Access Control) desse padrão, é que ela foi projetada para diferenciar o serviço entre as categorias de tráfego com diferentes requisitos de multimídia. Com base nessa premissa e considerando que a norma não especifica um algoritmo de escalonamento, um novo escalonador com controle de admissão de conexão foi proposto com base na teoria do servidor Latency-Rate (LR) e características do sistema especificadas pela norma para sistemas utilizando a interface aérea WirelessMAN-OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). O algoritmo de escalonamento proposto calcula o tempo do quadro (TF - Time Frame) com o objetivo de maximizar o número de estações alocadas no sistema e ao mesmo tempo garantir o atraso solicitado para cada usuário. Propriedades desta proposta foram investigadas teoricamente e através de simulações. Um conjunto de simulações é apresentado com fluxos de taxa de bits constante (CBR - Constant Bit Rate) e taxa de bits variável (VBR - Variable Bit Rate) e as comparações de desempenho com diferentes atrasos (delay) e diferentes TFs. Os resultados mostraram que o limite de atraso superior pode ser alcançado por uma grande variedade de cargas na rede, com otimização da largura de banda