On-line residual capacity estimation for resource allocation in wireless mesh networks

Abstract

802.11 dayalı kablosuz örgü şebekelerin rekabete dayalı çoklu erişim şemalarıçok atlamalı şebekelerde tahmin edilebilir servis kalitesi kazandırmada zorluklariçermektedir. Akış kabul kontrolu veyayük dengesi gibi etkin gelişmiş şebeke servislerisunmak için, kablosuz bağlantıların arta kalankapasiteleri doğru olarak tahmin edilmelidir.Bu çalışmada kablosuz mesh şebekelerinin artakalan bant genişliği için algoritma sunuyoruz ve geçerliğini kontrol ediyoruz. İlk olarak bir veya iki atlamauzaklıktaki yakın nodlardan iletim istatistiklerini toplayarakverilmiş bir bağlantı için paket ulaştırmahatası olasılığı hesaplanıyor. Bu paket ulaştırma hatası olasılığı, analitik bir modeliçerisinde doygunluk durumundaki bir bağlantı içinmaksimum izin verilen trafik seviyesinin hesaplanmasısırasında kullanılıyor.Metodun etkinliği OPNET simulasyonları aracılığıyla değerlendiriyoruz ve yüzde tahmin hatasınınyeni ve ünlü tahmin metodunkinden önemli ölçüde az olduğunu gösteriyoruz: hata 0.5-1.5/%arasında. Doğru bağlantı arta kalan bant genişliğine dayanan akış kabul kontrolu gerçek WMNsenaryoları için başarılı olarak uygunlandığını gösteriyoruz. Arta kalan bant genişliğinedayanan akış kabul kontrolu, yerine getirelememiştrafik isteğini ihmal edilebilecek kadar düşükdüzeyde tutuyor. Ayrıca bağlantı metriği olarakkullanılan arta kalan bant genişliğini, rota tespitetme metriği olarak öneriyoruz ve diğer popülermetriklere nazaran karşılaştırıldığında burota tespit etme algoritmasının şebeke throughput'undaönemli ölçüde artışa neden olduğunugösteriyoruz.

Contention-based multi access scheme of 802.11 based wireless meshnetworks imposes difficulties in achieving predictable servicequality in multi-hop networks. In order to offer effective advancednetwork services such as flow admission control or load balancing,the residual capacity of the wireless links should be accuratelyestimated.In this work, we propose and validate an algorithm for the residualbandwidth of wireless mesh network. By collecting transmissionstatistics from the nearby nodes that are one and two hops away andby using a basic collision detection mechanism, the packet deliveryfailure probability for a given link is estimated. The packetfailure probability is used in an analytical model to calculate themaximum allowable traffic level for this link in saturationcondition.We evaluate the efficacy of the method via OPNET simulations, andshow that the percent estimation error is significantly lower than arecent prominent estimation method; i.e. error is between 0.5-1.5/%.We demonstrate that flow admission control is successfully achievedin a realistic WMN scenario based on accurate link residualbandwidth estimates. A flow control algorithm based on residualbandwidth keeps the unsatisfied traffic demand bounded and at anegligibly low level. We also propose a routing metric that usesresidual bandwidth as link metric and we show that this routingalgorithm results in a significant increase in network throughputcompared to other popular metrics.