1 / 25

Adaptive EDCF

Adaptive EDCF. Lamia Romdhani, Qiang Ni, and Thierry Turletti IEEE WCNC'03, March 16-20, 2003. (Wireless Communications and Networking Conference). Enhanced Service Differentiation for IEEE 802.11 Wireless Ad-Hoc Networks. Outline. Abstract Introduction AEDCF Scheme Simulation Conclusion.

chinue
Download Presentation

Adaptive EDCF

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Adaptive EDCF Lamia Romdhani, Qiang Ni, and Thierry Turletti IEEE WCNC'03, March 16-20, 2003. (Wireless Communications and Networking Conference) Enhanced Service Differentiationfor IEEE 802.11 Wireless Ad-Hoc Networks

  2. Outline • Abstract • Introduction • AEDCF Scheme • Simulation • Conclusion

  3. Abstract • 方案:Adaptive Enhanced Distributed Coordination Function (AEDCF) • 源自:IEEE 802.11e EDCF • 方法:根據應用的需求及網路的情況,動態調整每一個 Traffic Class 的 Contention Window 值 • 效能:AEDCF vs. EDCF • 增加媒體使用率 (medium utilization ratio) • 降低超過 50% 的碰撞率 (collision rate) • 提高近 25% 的有效流量 (goodput) • 複雜性 (complexity) 類似

  4. 802.11a 802.11b 802.11d 802.11e 802.11f 802.11g 802.11h 802.11i 802.11j Introduction: 802.11 Family :54Mbps、5GHz、與 802.11b 不相容 :11Mbps、2.4GHz ( Wi - Fi ) :定義不同區域限制使用頻率及功率的漫遊方法 :QoS、主要應用於 real-time data :漫遊兩台 AP 間的交談問題 :54Mbps、2.4GHz、與 802.11b 相容 :802.11a 之頻帶管理 :安全性加強 :讓 802.11a 和 HiperLAN2 可互通

  5. Introduction:802.11 Modes Internet AP AP WLAN WLAN ad-hoc mode (Access method : DCF) infrastructure mode (Access method : DCF、PCF)

  6. Introduction:DCF 偵測到 Idle • DCF:Distributed Coordination Function • CW:Contention Window Idle < DIFS (busy) DIFS Idle = DIFS 進入CW Backoff Time = Random() * slot time Random() = [0,CW] , CWmin ≦CW≦ CWmax BT ≠ 0 (busy) Backoff Time 下次進入時繼續倒數 BT = 0 • 第一次傳輸:CW = CWmin • 成功傳輸後:CW = CWmin • 失敗後重傳: • CW = min(CWmax , (CWold + 1) * PF - 1) Transmission 未收到ACK ACK 收到ACK

  7. Introduction:DCF (Cont.) • IFS:Inter-Frame Spacing • SIFS:Short IFS (ACK、RTS 、CTS) • PIFS:PCF IFS • DIFS:DCF IFS • 所有 Station 用相同之 priority 競爭 resource & channel

  8. RTS CTS A B C Introduction:DCF (Cont.) • MSDU (MAC layer Service Data Unit) 切割與重組 • 連續傳送,以 SIFS 為間隔 • 錯誤時僅需重送有問題之 MPDU (MAC layer Protocol Data Unit) • 每個 MPDU 皆需收到 ACK • 解決 hidden station 碰撞問題 • RTS (Request to Send) • CTS (Clear to Send) • NAV (Net Allocation Vector)

  9. Introduction:802.11e • Quality of Service(QoS) • Voice Over IP (VOIP) • Streaming media • Priority schemes • 用不同的 priorities 來提供差異性的存取控制 (8 priority queues) • Access method • EDCF (Enhanced DCF) • HCF (Hybrid Coordination Function) • Transmission Opportunity (TXOP) • 一個時間間隔,讓某一特殊的 STA 有權利來啟動傳輸

  10. Introduction:EDCF • AIFS:Arbitration Inter-Frame Space • AIFS ≧ DIFS (AIFS = DIFS + 0 或數個 time slots)

  11. Introduction:EDCF (Cont.) • 一個 station 最多可有 8 個 Traffic Categories (TC) • 每個 TC 有自己的 PF、CW、AIFS,以達成不同的 priority • 為避免 virtual collision,Scheduler 授予 TC 一個 TXOP以取得 最高的 priority

  12. Introduction:EDCF (Cont.) Backoff Time[i] = Random[i] * slot time Random[i] = [1,CW[i] +1] , CWmin[i] ≦ CW[i]≦ CWmax [i] • 第一次傳輸:CW[i] = CWmin[i] • 成功傳輸後:CW[i] = CWmin[i] • 失敗後重傳: • CW[i] = min(CWmax[i], (CWold[i] + 1) * PF[i] - 1)

  13. AIFS time = SIFS(16μs in 802.11a) + AIFS(in number) * slot_time(9μs in 802.11a) Introduction:EDCF (Cont.) • AIFS • Audio = Video < Data • CWmin & CWmax • Audio < Video < Data • TXOP:[ 0 ~ 255 ],Units of 32 μs (Max: 8.16ms)

  14. (CWold[i] + 1) * PF[i] -1 AEDCF Scheme • 根據網路情況動態調整 CW 值 (1). 調整每次成功傳輸後之 CW 值,依 .目前 CW 值 (CWold) .平均 collision rate ( ) .priority (i) 來重設 • EDCF:CWnew[i] 重設為 CWmin[i] (2). 調整每次碰撞後之 CW 值,降低 new collision 的機率以減少 delay • EDCF:CWnew[i] = min ( CWmax[i] , 2 * CWold [i] )

  15.                     , 0≦i ≦7 避免 CWnew 小於 CWmin 確保最高優先權的 TC 可用最小的 MF 值重設 CWnew 為了 CWnew 不大於 CWold ,限制 MF 最大為 0.8 ( EWMA:指數加權移動平均法 ) smoothing factor,α = [0.75 , 0.9] station P 在 j 期間內之 collision 數 station P 在 j 期間內所傳送之 packet 數 AEDCF Scheme (Cont.) • 每次成功傳輸之後 ……

  16. CWnew[i] = min ( CWmax[i] , CWold[i] * PF[i] ) , 0≦i ≦7 Priority 越高 ==> PF[i] 越低 AEDCF Scheme (Cont.) • 每次成功傳輸之後 … … Slow Decrease (SD) scheme • CWnew[i] = max ( CWmin[i] , CWold[i] * 0.5 ) , 0≦i ≦7 • 每次碰撞之後 ……

  17. Simulation – Impact of α parameter • 環境:25 stations、84.5% load rate 、超過 20 次的模擬平均值 • 結果:[0.75 , 0.9]  α = 0.8

  18. Simulation – Effect of traffic load • 環境 • 三種不同 priority 的 queues • 從 2 個 stations 增加至 44 個 stations (每 8 秒增加 1 個) • load rate 從 6.7% 增加至 149% (30 個 stations  load rate = 100%)

  19. Simulation – Effect of traffic load (Cont.) • 所使用的 metrics • Gain of goodput:平均有效流量,new scheme (AEDCF or SD) compared with EDCF • Mean delay:平均 delay • Latency distribution:可用來追蹤 latency 小於 maximum delay 的封包百分比 • Medium utilization:medium 用來傳輸資料的百分比 • Collision rate:每秒所產生的平均碰撞數

  20. EDCF 17.8 SD 16.5 AEDCF 11.5 10 6.2 4.1 13 26 44 Simulation – Effect of traffic load (Cont.) • 當 traffic load 非常高的時候,AEDCF 仍能維持較低的 delay • 當 station > 13 時,EDCF delay 快速上昇 • AEDCF 絕大部份維持著 mean delay < 10 ms

  21. 27.2 AEDCF 23.5 16.5 15.7 SD 35 44 Simulation – Effect of traffic load (Cont.) • 當 traffic load 增加時,goodput也跟著增加. 尤其是 AEDCF 在高 load rate 時,增加的幅度(效能)更大

  22. AEDCF EDCD SD EDCD SD AEDCF Simulation – Effect of traffic load (Cont.) • 當 traffic load 增加至某一程度起,medium utilization 開始降低 (因碰撞增加) • 當 traffic rate 較低的時候 (stations 小於 8),所有 schemes 有著相似的 collision rate.而當 traffic rate 再增加時,AECDF 可維持著較低的 collision rate • 根據 collision rate 改變 CW 值降低 collision rate提昇 goodput & 降低 delay

  23. Simulation – Effect of traffic load (Cont.) • 目的:研究有關 delay 及 jitter 的效能 • 環境:station 從 2 個 (4 sec) 增加至 25 個 (100 sec),在 115 sec 停止 • 結果:EDCF 的 delay 及 jitter 為 AECDF 兩倍高,且 AECDF 較 EDCF 穩定 (stable)

  24. AEDCF AEDCF 超過 85% EDCF EDCF 30% 20 ms 30 ms 200 ms Latency distributions of audio Latency distributions of video Simulation – Effect of traffic load (Cont.) • Audio packets • AEDCF 最大 delay 小於 20 ms,EDCF 最大 delay 則大於 30ms • Videopackets • AEDCF 有超過85%的 packets 其 delay 小於 200ms,EDCF 則僅有30 % • 不正確的快速減少CW值(EDCF)將增加下次碰撞的機率,進而增加 delays

  25. Conclusion • 以動態且多變的 CW 值來加強、延伸原 802.11e EDCF 的功能 • 模擬結果證明:AEDCF 有較好的效能 (throughput 、 delay and jitter) • 雖然目前僅適用於 ad-hoc networks,但只要略加修改,亦可使用在 infrastructure mode 上 • 未來,將再嘗試調適其它參數,如:根據網路負載率 來調整CWmax、最大重傳數量及封包長度

More Related