Comunicaciones en tiempo real adecuando el protocolo 802.11e (EDCA)

Las tecnologías inalámbricas representan una alternativa deseable a ser utilizadas en ambientes industriales, para interconectar sistemas móviles o bien evitar el cableado de sensores y controladores en planta. Un sistema de control basado en red (NCS) requiere que el controlador interactúe en tiempo real con los sensores y actuadores por medio de una red de comunicaciones. Sin embargo, las redes inalámbricas presentan problemas de confiabilidad y temporizado inherentes a las características de los canales de radio, los mecanismos de control de acceso al medio (MAC), etc., que provocan latencias impredecibles y pérdida de paquetes. El mecanismo MAC de EDCA (Enhanced Distributed Channel Access), definido en el estándar 802.11e, provee cuatro niveles de Calidad de Servicio (QoS) diferenciados, que no garantizan un retardo acotado para el envío de paquetes. Este trabajo propone un mecanismo de MAC inalámbrico apto para Tiempo Real, basado en controlar adecuadamente la Ventana de Contención (CW), el contador de retroceso (backoff) y los espacios entre tramas para el arbitraje (AIFS) del esquema EDCA, a fin de evitar la pérdida de paquetes y acotar la latencia de transmisión. Los resultados se compararon con los obtenidos utilizando los parámetros por defecto de EDCA, simulados ambos sobre ns-2.Sociedad Argentina de Informática e Investigación Operativ

Adaptación de ns-2 para una variante del protocolo 802.11e (EDCA)

En el estudio de los diversos mecanismos tendientes a mejorar los protocolos de redes de datos, se requiere de simuladores para evaluar su comportamiento. El simulador Network Simulator ns-2 [1] es uno de los referentes utilizados en los trabajos de investigación sobre las redes de datos inalámbricas. En este trabajo se muestra la forma de adaptar el código (abierto) del ns-2 para poder evaluar redes ad-hoc. A modo de ejemplo se implementó una modificación del código del simulador para analizar una variante sobre el mecanismo EDCA (Enhanced Distributed Channel Access) del estándar IEEE 802.11e [2]. Esta propuesta denominada RT-EDCA [3]. (Real Time EDCA) permite garantizar la latencia de los mensajes para sistemas de tiempo real sobre el Control de Acceso al Medio (MAC) de EDCA.Presentado en el VI Workshop Arquitectura, Redes y Sistemas Operativos (WARSO)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Evaluación de EDCA 802.11e en tiempo real con agrupamiento por clases de prioridad

Un sistema de control basado en red (NCS) sobre redes inalámbricas (WNCS) presenta problemas de confiabilidad y temporizado propios de los canales de radio y de los mecanismos de control de acceso al medio (MAC) que provocan latencias impredecibles y pérdida de paquetes. El MAC de EDCA (Enhanced Distributed Channel Access), del estándar 802.11e, provee cuatro niveles de Calidad de Servicio (QoS) diferenciados, que no garantizan un retardo acotado para el envío de paquetes. En [1] se propuso una variante de EDCA para tiempo real, denominada RT-EDCA (Real Time EDCA). RT-EDCA ofrece dos alternativas, la primera asigna una prioridad a cada mensaje y la segunda asigna una prioridad a un grupo de mensajes (agrupamiento por clases de prioridades). Este trabajo compara el rendimiento de RT-EDCA en sus dos alternativas y EDCA. El tiempo de respuesta y el periodo mínimo fueron los parámetros evaluados por medio de simulaciones realizadas en ns-2, para llevar acabo las comparaciones.Eje: Workshop Arquitectura, redes y sistemas operativos (WARSO)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Evaluación de una variante de control de acceso al medio inalámbrico para tiempo real basada en 802.11e

Las tecnologías inalámbricas son una buena elección para trabajar en ambientes industriales, donde es necesario interconectar sistemas móviles o bien se desea evitar el cableado de sensores y controladores en planta. Sin embargo estas tecnologías presentan problemas de confiabilidad y temporizado inherentes a las características de los canales de radio, a los mecanismos de acceso al medio, etc. El estándar 802.11e provee dos alternativas de acceso al medio (EDCA y HCCA) con cuatro niveles de Calidad de Servicio (QoS) diferenciados. Este trabajo propone un mecanismo de control de acceso al medio, denominado WRTMAC (Control de Acceso al Medio Inalámbrico para Tiempo Real), desarrollado a partir del esquema EDCA del estándar 802.11e, optimizado empleando clases de prioridades. El manejo de los espacios entre tramas para arbitraje (AIFS) fue modificado a fin de que el tiempo de respuesta de la red sea predecible. Esto provee un mecanismo de control de acceso al medio (MAC) libre de colisiones en redes inalámbricas. Se presenta además una comparativa de WRTMAC con respecto a EDCA, simulado en ns-2.Wireless technologies are a good choice for work in industrial environments, where it is necessary to interconnect mobile systems or it is wanted to avoid sensors and controllers wiring. However, these technologies present reliability and timing problems inherent to radio channels, medium access mechanisms, etc. The standard 802.11e provides two types of medium access (EDCA and HCCA) by differentiating traffic into four Access Categories (ACs). This paper proposes a mechanism for medium access control, so-called WRTMAC (Wireless Real Time Medium Access Control), developed from the EDCA scheme of 802.11e and an optimization method using priority classes. The handling of the arbitration inter frame spaces (AIFS) has been modified in order to make deterministic the medium access. This provides a free-collision MAC mechanism in a wireless environment. Also, it is presented a comparative between WRTMAC and EDCA, simulated in ns-2.Presentado en el V Workshop Arquitectura, Redes y Sistemas Operativos (WARSO)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Evaluación de una variante de control de acceso al medio inalámbrico para tiempo real basada en 802.11e

Las tecnologías inalámbricas son una buena elección para trabajar en ambientes industriales, donde es necesario interconectar sistemas móviles o bien se desea evitar el cableado de sensores y controladores en planta. Sin embargo estas tecnologías presentan problemas de confiabilidad y temporizado inherentes a las características de los canales de radio, a los mecanismos de acceso al medio, etc. El estándar 802.11e provee dos alternativas de acceso al medio (EDCA y HCCA) con cuatro niveles de Calidad de Servicio (QoS) diferenciados. Este trabajo propone un mecanismo de control de acceso al medio, denominado WRTMAC (Control de Acceso al Medio Inalámbrico para Tiempo Real), desarrollado a partir del esquema EDCA del estándar 802.11e, optimizado empleando clases de prioridades. El manejo de los espacios entre tramas para arbitraje (AIFS) fue modificado a fin de que el tiempo de respuesta de la red sea predecible. Esto provee un mecanismo de control de acceso al medio (MAC) libre de colisiones en redes inalámbricas. Se presenta además una comparativa de WRTMAC con respecto a EDCA, simulado en ns-2.Wireless technologies are a good choice for work in industrial environments, where it is necessary to interconnect mobile systems or it is wanted to avoid sensors and controllers wiring. However, these technologies present reliability and timing problems inherent to radio channels, medium access mechanisms, etc. The standard 802.11e provides two types of medium access (EDCA and HCCA) by differentiating traffic into four Access Categories (ACs). This paper proposes a mechanism for medium access control, so-called WRTMAC (Wireless Real Time Medium Access Control), developed from the EDCA scheme of 802.11e and an optimization method using priority classes. The handling of the arbitration inter frame spaces (AIFS) has been modified in order to make deterministic the medium access. This provides a free-collision MAC mechanism in a wireless environment. Also, it is presented a comparative between WRTMAC and EDCA, simulated in ns-2.Presentado en el V Workshop Arquitectura, Redes y Sistemas Operativos (WARSO)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Evaluación de una variante de control de acceso al medio inalámbrico para tiempo real basada en 802.11e

Las tecnologías inalámbricas son una buena elección para trabajar en ambientes industriales, donde es necesario interconectar sistemas móviles o bien se desea evitar el cableado de sensores y controladores en planta. Sin embargo estas tecnologías presentan problemas de confiabilidad y temporizado inherentes a las características de los canales de radio, a los mecanismos de acceso al medio, etc. El estándar 802.11e provee dos alternativas de acceso al medio (EDCA y HCCA) con cuatro niveles de Calidad de Servicio (QoS) diferenciados. Este trabajo propone un mecanismo de control de acceso al medio, denominado WRTMAC (Control de Acceso al Medio Inalámbrico para Tiempo Real), desarrollado a partir del esquema EDCA del estándar 802.11e, optimizado empleando clases de prioridades. El manejo de los espacios entre tramas para arbitraje (AIFS) fue modificado a fin de que el tiempo de respuesta de la red sea predecible. Esto provee un mecanismo de control de acceso al medio (MAC) libre de colisiones en redes inalámbricas. Se presenta además una comparativa de WRTMAC con respecto a EDCA, simulado en ns-2.Wireless technologies are a good choice for work in industrial environments, where it is necessary to interconnect mobile systems or it is wanted to avoid sensors and controllers wiring. However, these technologies present reliability and timing problems inherent to radio channels, medium access mechanisms, etc. The standard 802.11e provides two types of medium access (EDCA and HCCA) by differentiating traffic into four Access Categories (ACs). This paper proposes a mechanism for medium access control, so-called WRTMAC (Wireless Real Time Medium Access Control), developed from the EDCA scheme of 802.11e and an optimization method using priority classes. The handling of the arbitration inter frame spaces (AIFS) has been modified in order to make deterministic the medium access. This provides a free-collision MAC mechanism in a wireless environment. Also, it is presented a comparative between WRTMAC and EDCA, simulated in ns-2.Presentado en el V Workshop Arquitectura, Redes y Sistemas Operativos (WARSO)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Redes inalámbricas y protocolos para comunicación de datos en aplicaciones de instrumentación y control

Los Sistemas de Instrumentación y Control basados en red (NCS: Networked Control Systems) disponen de un controlador que interactúa con los instrumentos, sensores y actuadores por medio de una red de comunicaciones. Por las ventajas inherentes, existe un creciente interés en utilizar redes inalámbricas como base para la implementación de NCS, a pesar de que estas redes introducen latencias de transmisión impredecibles y una potencial pérdida de paquetes, que tienden a degradar la performance del sistema de control. En el marco de este proyecto se propone modelar, ensayar, simular y plantear esquemas experimentales en el nivel de Control de Acceso al Medio (MAC) inalámbrico, para que, en función de las condiciones particulares y restricciones impuestas por el entorno de operación (restricciones temporales, calidad de servicio, robustez, etc.) se puedan mejorar determinados aspectos de su desempeño tales como factor de utilización, retardo, jitter, pérdida de paquetes, tasa de transferencia, etc., que impactan sobre el desempeño de los NCS.Eje: Arquitectura, Redes y Sistemas OperativosRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Redes inalámbricas y protocolos para comunicación de datos en aplicaciones de instrumentación y control

Los Sistemas de Instrumentación y Control basados en red (NCS: Networked Control Systems) disponen de un controlador que interactúa con los instrumentos, sensores y actuadores por medio de una red de comunicaciones. Por las ventajas inherentes, existe un creciente interés en utilizar redes inalámbricas como base para la implementación de NCS, a pesar de que estas redes introducen latencias de transmisión impredecibles y una potencial pérdida de paquetes, que tienden a degradar la performance del sistema de control. En el marco de este proyecto se propone modelar, ensayar, simular y plantear esquemas experimentales en el nivel de Control de Acceso al Medio (MAC) inalámbrico, para que, en función de las condiciones particulares y restricciones impuestas por el entorno de operación (restricciones temporales, calidad de servicio, robustez, etc.) se puedan mejorar determinados aspectos de su desempeño tales como factor de utilización, retardo, jitter, pérdida de paquetes, tasa de transferencia, etc., que impactan sobre el desempeño de los NCS.Eje: Arquitectura, Redes y Sistemas OperativosRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Protocolos para redes inalámbricas de tiempo real: simulaciones y ensayos experimentales

En el estudio de distintas propuestas tendientes a mejorar los protocolos de redes de datos, la simulación es una técnica muy valiosa para la evaluación del desempeño. El simulador Network Simulator ns-2 [1] es uno de los referentes utilizados en los trabajos de investigación en el campo de las redes de datos. Por otra parte, para la implementación práctica de los mecanismos desarrollados, se requiere de hardware específico para tal fin. La idea básica consiste en que, en función de las condiciones particulares y limitaciones impuestas por el entorno de operación (restricciones temporales, calidad de servicio, robustez, etc.) se puedan mejorar determinados aspectos del desempeño de la red, tales como factor de utilización, retardo, “jitter”, pérdida de paquetes, tasa de transferencia, etc., que impactan sobre los Sistemas de Control basados en Redes (NCS). Para la etapa experimental, inicialmente se propone trabajar sobre sistemas embebidos estándar que permitan modificar la configuración de sus parámetros y/o su programación. En el marco de este proyecto se propone simular y ensayar esquemas experimentales en el nivel de Control de Acceso al Medio (MAC) inalámbrico, orientado a su aplicación en Sistemas de Control basados en Redes Inalámbricas (WNCS).Eje: Arquitectura, Redes y Sistemas OperativosRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Análisis del Tiempo de Respuesta en entorno de Tiempo Real sobre el MAC 802.11e.

Las redes inalámbricas ocupan un lugar preponderante en el campo industrial debido a ciertos beneficios tales como bajo costo y facilidad de instalación. Los Sistemas de Control basado en red sobre redes inalámbricas presentan problemas de confiabilidad y temporizado propio de los canales de radio y de los mecanismos de control de acceso al medio que provocan latencias impredecibles y pérdida de paquetes. El mecanismo EDCA (Enhanced Distributed Channel Access) del estándar 802.11e provee Calidad de Servicio otorgando cuatro niveles de prioridades según el dato que desea enviar, sin embargo no garantiza un retardo acotado para el envío de paquetes. Una variante de este mecanismo, denominado RT-EDCA (Real Time EDCA), propone ciertas modificaciones sobre la Ventana de Contención, el contador de retroceso (backoff) y los espacios entre tramas de EDCA que permiten acotar la latencia de transmisión y evitar la pérdida de paquetes. Este trabajo analiza el comportamiento de RT-EDCA y evalúa el Tiempo de Respuesta sobre distintos escenarios simulados mediante el simulador ns-2 y grafica los resultados empleando el módulo GNUPLOT.Sociedad Argentina de Informática e Investigación Operativ