FDT-MAC e FDMR-MAC : protocolos de controle de acesso ao meio projetados para explorar o potencial das comunicações full-duplex

Abstract

A crescente demanda de vazão em redes móveis cada vez mais densas impulsiona a pesquisa em tecnologias capaz de atendê-la. Dentre as redes sem fio, as comunicações full-duplex surgem como uma alternativa neste contexto. Para organizar as comunicações de maneira eficiente quando se utiliza full-duplex, há diversas opções de protocolos de controle de acesso ao meio. Entretanto, muitos destes protocolos se baseiam em premissas utilizadas pelo padrão IEEE 802.11, que fora projetado para comunicações half-duplex. Assim, estes protocolos acabam por não explorar de modo apropriado o potencial das comunicações full-duplex. Neste contexto, este trabalho propõe duas técnicas de controle de acesso ao meio que visam obter uma maior vazão do que a obtida com os protocolos existentes. Cada uma das técnicas utiliza uma abordagem diferente para obter esse aumento na vazão. A primeira técnica (FDT-MAC) visa reduzir o tempo despendido em uma comunicação, fazendo uso de sinais pulso e tom, ao invés de quadros, em sua reserva de canal. Para avaliar o FDT-MAC, foi realizada uma extensão de modelos matemáticos existentes para que eles contemplem as características das comunicações full-duplex, tais como os efeitos da auto-interferência. Assim, foi realizada a comparação do FDT-MAC com um protocolo do estado da arte de comunicações full-duplex (FD-MAC). O FDTMAC obteve ganhos em termos de vazão de até 149% em redes saturadas, indicando sua relevância. Além disso, foi proposta uma política de alocação de tamanho de quadros de dados em comunicações full-duplex, visando reduzir a ociosidade da rede. Foram feitas avaliações relacionadas à vazão da política proposta. Quando a política é incorporada ao FDT-MAC, há ganho de até 63% em comparação com o FDT-MAC sem a política incorporada. A segunda contribuição deste trabalho foi a proposta do FDMR-MAC, o qual emprega uma técnica inovadora de reserva de canal aliada a escalonamento de quadros de dados com o objetivo de elevar a probabilidade p de serem estabelecidas comunicações em que os nós emissor e receptor possuam quadros de dados a serem transmitidos um ao outro. Dessa forma, o FDMR-MAC é capaz de aumentar a vazão em até 72% quando comparado com o FD-MAC. Os resultados obtidos nas avaliações realizadas ao longo deste trabalho indicam a relevância das suas contribuições (FDT-MAC e FDMR-MAC).