Quality of service in WiMAX networks

Abstract

O acesso à banda larga é um requisito importante na actualidade para satisfazer os utilizadores em termos de novas aplicações e serviços em tempo real. O WiMAX, como tecnologia sem fios para áreas metropolitanas, prometendo cobrir uma maior superfície e com maior débito, é uma tecnologia promissora para as redes de próxima geração. No entanto um requisito importante para a instalação e massificação desta tecnologia é o seu comportamento a nível de qualidade de serviços e garantia aos utilizadores do cumprimento eficiente dos requisitos de QoS. Esta tese aborda e estuda o suporte de qualidade de serviços para redes WiMAX presente em diferentes modelos de simulação, implementados na ferramenta de simulação ns-2. Para além da validação e comparação entre os modelos existentes, também é efectuada a especificação e implementação de uma solução de QoS composta por um classificador e escalonador, e é proposto e avaliado um algoritmo de escalonamento que utiliza prioritização de classes de serviço e informação física dinâmica “cross layer” para decisões de escalonamento no simulador. Para validar e avaliar as soluções propostas e desenvolvidas, um conjunto de cenários orientados para a utilização de vários serviços e aferição de métricas de QoS foram simulados. Os resultados obtidos mostram a diferenciação entre distintas classes de tráfego. O mecanismo proposto apresenta um pequeno ganho em débito e latência comparativamente às soluções previamente analisadas/implementadas.

ABSTRACT: Broadband access is an important requirement to satisfy user demands and support a new set of real time services and applications. WiMAX, as a Broadband Wireless Access solution for Wireless Metropolitan Area Networks, covering large distances with high throughputs, is a promising technology for Next Generation Networks. Nevertheless, for the successful deployment and massification of WiMAX based solutions, Quality of Service (QoS) is a mandatory feature that must be supported. In this thesis , the QoS support for WiMAX in ns-2 simulation software is addressed. A QoS framework, composed by a packet classification mechanism and a scheduler, has been specified and implemented on the simulator, providing service differentiation over WiMAX networks. Furthermore, validation and comparison of different IEEE 802.16 simulation models is provided. Finally a scheduling solution is proposed and evaluated that uses prioritization and dynamic cross layer information for schedulling decisions in WiMAX networks. In order to validate the developed solutions, a set of QoS oriented scenarios have been simulated and the obtained results show that the implemented schedullers are able to efficiently differentiate between the different traffic classes and achieve gains in throughput and delay.