Um Protocolo de Acesso ao Meio com Network Coding em Ambiente PLC.

Transcrição

1 Um Protocolo de Acesso ao Meio com Network Coding em Ambiente PLC. Luã Silveira; Roberto Massi; Moisés Ribeiro, Luiz F. M. Vieira; Marcos A. M. Vieira Alex Borges Vieira

2 Introdução Comunicação via rede elétrica (PLC) atrai cada vez mais a atenção... flexibilidade/facilidade na conexão de dispositivos; baixo custo quando comparado a tecnologias sem fio; altas taxas de transmissão. 2

3 Porém... Ainda hoje, técnicas para transmissão de dados utilizadas em PLC podem apresentar altas taxas de falha, dado uma forte atenuação do sinal de comunicação. 3

4 O que fazer? O ganho em vazão e resiliência na rede, a partir do uso de network coding, são bem conhecidos para cenários de broadcast em redes sem fio. Entretanto, o uso de network coding ainda é pouco explorado em PLC. 4

5 Uma transmissão de dados bem simples... 5

6 A & B precisam mandar mensagem entre eles... R A B 6

7 T[1] R Ma Mb A B 7

8 T[2] R Mb Mb A B A & B precisam mandar mensagem entre eles. 8

9 T[3] R Ma Ma A B A & B precisam mandar mensagem entre eles. 9

10 E com network coding? 10

11 Com network coding... R A B A & B precisam mandar mensagem entre eles. R sabe fazer XOR! 11

12 Com network coding t[1] R Ma Mb A B 12

13 Com network coding t[2] R M(a xor b) M(a xor b) A B 13

14 Com network coding t[2] R A B M(a xor b) xor M(a) == M(b) M(a xor b) xor M(b) == M(a) 14

15 Network coding 2 é muito melhor que 3! 15

16 Cenário considerado... Sendo bem formal, consideramos... um esquema uncoded HS-OFDM juntamente com a modulação de chaveamento de fase binário (BPSK); perfeita sincronização e conhecimento da informação de estado do canal por parte do receptor; potências distribuídas igualmente entre as N subportadoras do símbolo HS-OFDM para os nós S e R, respectivamente; e que, durante um ciclo de comunicação de dados primeiro time-slot alocado para o nó S e o segundo, para o nó R). 16

17 Cenário típico... possui suas próprias taxas de erro (PER) 17

18 18

19 19

20 20

21 21

22 OU SEJA 22

23 OU SEJA 23

24 OU SEJA 24

25 Network coding pode funcionar! 25

26 E o overhead é relativamente baixo... 26

27 E o overhead é relativamente baixo... 27

28 O protocolo (i) 28

29 O protocolo (ii) 29

30 Avaliação 30

31 Avaliação Metodologia Rede multihop com todos os cinco nós iguais. A camada de enlace é responsável por transportar MPDU's utilizando um nó intermediário aleatório entre transmissor e destino, fazendo com que essas MPDU's alcancem usuários que não são acessíveis a 1-hop pelo nó de origem da transmissão. Todos nós transmitem para todos outros em multicast. Assume-se que, para todo nó (exceto o relay), há uma probabilidade de geração de uma MPDU de tamanho fixo a ser transmitido em cada frame TDMA-OFDM. 31

32 Avaliação Metodologia Nesses cenários, dois parâmetros foram variados: o tamanho das MPDU's (40, 80, 120, 160, 200 e 248 Bytes); e a taxa de um novo MPDU ser gerado pela camada superior e adicionado à fila de transmissão (25, 50 e 75\%). Simulações com iterações, onde cada uma corresponde a 100 frames TDMA-OFDM. 32

33 Resultados numéricos 33

34 Ocupação de buffers 34

35 Ocupação de buffers 35

36 Ocupação de buffers 36

37 Goodput 37

38 Goodput 38

39 Goodput médio versus Tamanho da MPDU 39

40 Goodput médio do sistema versus Taxa de transmissão 40

41 Goodput médio do sistema versus Taxa de transmissão / 41

42 Ocupação de buffer versus Tamanho da MPDU 42

43 Ocupação média de buffer versus taxa de transmissão 43

44 Ocupação média de buffer versus taxa de transmissão Baixa carga Alta carga 44

45 Latência 45

46 Latência 46

47 Em resumo... Propomos um protocolo de comunicação com uso de network coding na camada MAC para redes PLC Há ganhos expressivos com a utilização do novo protocolo: 1. novo protocolo é capaz de reduzir a perda de pacotes e aumentar o goodput; 2. o protocolo proposto pode atingir um goodput até 116% maior; 3. mais ainda, a taxa de ocupação de buffers no sistema cai pela metade. 4. Finalmente, a latência observada com o uso do novo protocolo, na mediana é 4 vezes menor. Extensões para novos protocolos, especialmente em ambientes híbridos sem-fio/plc. 47

48 Um Protocolo de Acesso ao Meio com Network Coding em Ambiente PLC. Luã Silveira; Roberto Massi; Moisés Ribeiro, Luiz F. M. Vieira; Marcos A. M. Vieira Alex Borges Vieira