GMAC en WLAN

Control de acceso al medio basado en grupos para redes
inalámbricas IEEE 802.11n

Zakhia (Zak) Abichar and J. Morris Chang, Senior Member, IEEE

Resumen – La última generación de redes inalámbricas de área
local (WLANs) está basada en el estándar IEEE 802.11n-2009.
Este estándar provee de altas tasas de datos en la capa física y
apunta a lograr un rendimiento en la capa de control deacceso al
medio (MAC) que sea mayor a 100Mbps. Para lograr esto, el
estándar introduce varios mecanismos que mejoran la eficiencia
de la MAC. El más destacado entre estos es el uso de adición de
tramas y tramas de bloqueo-ACK. El estándar, sin embargo, no
introduce un mecanismo para reducir la probabilidad de colisión.
Este problema es significante, porque con una alta tasa de datos,
un AP serácapaz de servir a un número grande de estaciones, lo
que resulta en una alta tasa de colisión. En este paper, nosotros
proponemos una MAC basada en grupos (GMAC) que reduce la
probabilidad de colisión y también utiliza la agregación de
tramas para mejorar la eficiencia. Las estaciones contendientes
están divididas en grupos. Cada grupo tiene una estación que es
el líder de grupo. Solo laestación líder contiende, por lo tanto, se
reduce la probabilidad de colisión. Nosotros evaluamos el
rendimiento de nuestro esquema con resultados analíticos y de
simulación. El resultado muestra que la GMAC logra un alto
rendimiento, alta igualdad, y bajo retraso manteniendo un alto
rendimiento con una tasa alta de datos.

1 Introducción

La última generación de WLANs está basada en elestándar
IEEE 802.11n-2009 [1], [2], [3]. El estándar 802.11n provee
una alta tasa de datos en la capa física (PHY) usando los
últimos avances de las comunicaciones inalámbricas. La alta
tasa de datos es lograda con la multi-entrada multi-salida
(MIMO) de la capa PHY. Los sistemas MIMO usan múltiples
antenas en las estaciones transmisoras y receptoras para
incrementar el rango y la capacidad deunión. El objetivo del
estándar 802.11n es elevar la tasa de datos en la capa PHY
para obtener un rendimiento mayor que los 100Mbps en la
capa MAC. Para lograr esto, es esquema de la MAC debe ser
eficiente a grandes tasas de datos.
Antes del 8002.11n, la mayor tasa de datos en la capa PHY era
de 11Mbps en el estándar 802.11b, y 54Mbps en el estándar
802.11a 802.11g. El nuevo estándar802.11n provee de tasas
de datos mayores a 100Mbps en la capa PHY. Incluso hay
configuraciones que proveen de una tasa de 600Mbps. Los
esquemas MAC fueron diseñados para bajas tasas de datos,
que actualmente no son eficientes para altas tasas de datos.

Esquemas MAC anteriores incluían el estándar de función
coordinada distribuida (DCF), que es prácticamente el
esquema utilizado endispositivos. También hay otros
enfoques en la literatura que trabajan a baja tasa de datos,
como nuestro esquema en [4]. Los esquemas MAC previos no
son eficientes con alta tasa de datos como lo mostró nuestra
investigación [3], [5]. Cuando las tasas de datos son
incrementadas, el tiempo de transmisión de datos disminuye.
Sin embargo, el tiempo para trasmitir tramas de control (RTS,
CTS, ACK,) y eltiempo usado entre tramas y contención no
disminuye necesariamente. Las tramas de control son
típicamente transmitidas a baja taza de datos, para ser recibida
de manera confiable por todas las estaciones. En consecuencia,
la mayoría del tiempo será ocupado en la transmisión de las
tramas de control. Como resultado, la proporción del tiempo
usado para transmitir datos es reducido, con lo que laeficiencia se ve disminuida.
El estándar 802.11n introduce varios mecanismos para mejorar
la eficiencia del esquema MAC. Los más destacables son el
uso de agregación de tramas y tramas de bloqueo-ACK.
Cuando una estación obtiene acceso al canal, esta tiene
derecho a transmitir más de una trama de datos. La estación
receptora espera que todos los datos sean transmitidos y
responde con...