Multimedia packet forwarding in 802.11 networks with access point diversity

Abstract

Kablosuz haberleşme kanalları zamanla değişen bir özelliğe sahiptir ve bu değişimkanal üzerinde bir çok paketin iletimi boyunca devam eder. Kablosuz kanalların buözelliği, alıcıda oluşan gürültü, çoklu sönümleme, diğer kullanıcılardan kaynaklanangirişim ve kullanıcıların hareketliliğine bağlıdır. Bu özellikler veri katmanında patla-malı bir şekilde gerçekleşen paket kayıplarına neden olmaktadır ve kablusuz uygula-malar özellikle çoklu-ortam uygulamaları bu hatalara karşı bir esneklik içermektedir.Kanal çeşitleme yöntemi zamanla değişen kanalların etkilerini önlemede sıkçakullanılan bir tekniktir. Bu tezde IEEE 802.11 ağlarında esnek çoklu ortam uygu-lamaları için veri katmanında çeşitleme yöntemini uygulamayı amaçladık.Çoğu durumda bir kullanıcı birden fazla erişim noktasına aynı anda bağlı olmak-tadır. Genel standarda kullanıcı bütün iletişim boyunca sadece bir erişim noktasınabağlı kalır. Genel standardan farklı olarak, bu tezde kullanıcıların efrafında bulunanbirden çok erişim noktasına bağlı kaldığı durumu göze aldık. Bu tür bir iletişim,hangi erişim noktasına iletim yapılacağını belirten yeni bir MAC protokolünün uygu-lanmasını gerektirmektedir. Erişim noktasının seçimi, en son gözlenen kanal duru-muna ve kanalın patlama uzunluğu ve paket hata oranı gibi uzun dönem istatis-tiklerine bakılara verilir. Buradaki amaç ise başarılı iletim olasılığını maksimumyapmaktır. Yaptığımız analizler, uzun dönem kanal özelliklerinin, kullanıcının trafikmiktarına, kanalın uyum zamanına ve sistemdeki kullanıcı sayısına göre değiştiğinigöstermektedir. Önerilen MAC protokolü Qualnet simulasyon programı ile analizedildi ve önerilen MAC protokolünün standard uygulamaya göre sistem verimliliğini%25 oranına kadar geliştirebildiği gösterilmiştir.

The characteristics of the wireless communication channels areusually time-varying, where the quality of the received signalchanges rapidly over time within a few packet transmissions. Thetime-variability of the wireless channel is due to noise, fading,interference and mobility. An important artifact of these effects isthe bursty packet losses observed at the link layer, and multimediaapplications such as voice over IP and video-on-demand requireresiliency against packet losses.Channel diversity is a well-known technique to alleviate the effectsof time-variable wireless channels. In this thesis, we aim to applylink-layer diversity for resilient multimedia transmissions in IEEE802.11 wireless networks. IEEE 802.11 wireless local area networks(WLANs) have widespread deployment in enterprises, public areas andhomes.In many cases, a mobile user has the option of connecting to one ofseveral 802.11 access point (APs). Unlike the standard operationwhere a mobile user is connected to a single AP for the duration ofa session, we consider the case where a user is connected to allavailable APs in the vicinity. This type of operation requires a newmulti-access control (MAC) protocol, where the user has to decide towhich AP the packet is forwarded. The selection of the AP for eachpacket is performed in our proposed MAC protocol based on the mostrecent channel observation and the collected long-term statistics ofpacket loss and burstiness, where the aim is to maximize theprobability of successful transmission of each packet. Our analysisof the long-term channel statistics such as burst length and packeterror rate also show that these parameters depend on the user load,channel coherence time and the number of users in the network. Theproposed MAC protocol is analyzed using Qualnet network simulator,and it is shown that our proposed protocol can improve theefficiency of the system approximately by up to /%25 over thestandard 802.11 protocol where each user is associated with the APthat has the maximum received signal strength.