MODELO DE OPTIMIZACIÓN DE RENDIMIENTO EN REDES 802.11ac UTILIZANDO PROGRAMACIÓN MULTI – OBJETIVO Página|1 MODELO DE OPTIMIZACIÓN DE RENDIMIENTO EN REDES 802.11ac UTILIZANDO PROGRAMACIÓN MULTI – OBJETIVO Héctor Manuel Herrera Herrera Universidad Distrital Francisco José De Caldas Maestría en Ciencias de la Información y las Comunicaciones Énfasis en Teleinformática Bogotá, Colombia noviembre de 2018
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MODELO DE OPTIMIZACIÓN DE RENDIMIENTO EN
REDES 802.11ac UTILIZANDO PROGRAMACIÓN
MULTI – OBJETIVO
Héctor Manuel Herrera Herrera
Universidad Distrital Francisco José De Caldas
Maestría en Ciencias de la Información y las Comunicaciones
Énfasis en Teleinformática
Bogotá, Colombia noviembre de 2018
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Tesis para optar el título de Magister en Ciencias de la Información y las
Comunicaciones
Héctor Manuel Herrera Herrera
Director
Octavio José Salcedo Parra. PhD. Ingeniería, PhD en Estudios Políticos.
Universidad Distrital Francisco José De Caldas
Maestría en Ciencias de la Información y las Comunicaciones
Énfasis en Teleinformática
Bogotá, Colombia noviembre de 2018
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La mayoría de las redes inalámbricas se enlazan a la red cableada en algún punto para
proporcionar acceso a archivos, bases de datos e Internet (Tanenbaum, 2003).
➢ WWAN (Wireless Wide Area Network, en español Red Inalámbrica de Área
Extensa,): Es una red de computadoras que abarca varias ubicaciones físicas,
dando servicio a una zona, un país e incluso varios continentes. Es cualquier red
que une varias redes locales, WLAN, por lo que sus miembros no están todos en
una misma ubicación física. Las tecnologías más destacadas son GPRS, GSM, LTE
y UMTS (Jaramillo, 2015). Como se observa en la figura 4.
Figura 4 Arquitectura básica de una red Fuente: http://redesaradillas.blogspot.com.co/2015/08/
2.1.1.1 REDES INALAMBRICAS DE AREA LOCAL (WLAN) 802.11
Casi al mismo tiempo que aparecieron las computadoras portátiles, muchas personas
tuvieron el sueño de andar por la oficina y tener movilidad en la conexión a internet de su
computadora. En consecuencia, varios grupos empezaron a trabajar para cumplir con esta
meta. El método más práctico es equipar las computadoras de la oficina y las portátiles con
transmisores y receptores de radio de onda corta que les permitan comunicarse. Este
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trabajo condujo rápidamente a que varias empresas empezaran a comercializar las LANs
inalámbricas. El problema es que no había compatibilidad entre ninguna de ellas. Esta
proliferación de estándares implicaba que una computadora equipada con un radio
(Transmisor (Tx) y Receptor (Rx)) de marca X no funcionara en un cuarto equipado con una
estación de base de marca Y. Finalmente, la industria decidió que un estándar de LAN
inalámbrica sería una buena idea, por lo que al comité del IEEE que estandarizó las LANs
alámbricas se le encargó la tarea de diseñar un estándar para LANs inalámbricas. El
estándar resultante se llamó IEEE 802.11. En la jerga común se le conoce como WiFi que
es el nombre comercial. Es un estándar importante, así que lo llamaremos por su nombre
propio, 802.11 (Tanenbaum, Redes WLAN 802.11, 2003). El estándar propuesto tenía que
trabajar en dos modos:
➢ En presencia de una estación base: Toda la comunicación se hace a través de la
estación base, conocida como AP (Punto de Acceso, del inglés Access Point).
➢ En ausencia de una estación base: Las computadoras pueden enviarse mensajes
entre si directamente. Este modo se llama red ad hoc
En el primer caso, toda la comunicación se hacía a través de la estación base, que en la
terminología del 802.11 se conoce como punto de acceso. En el segundo caso, las
computadoras podrían enviarse mensajes entre sí directamente. Este modo se llama como
red ad hoc. Un ejemplo típico es el de dos o más personas que se encuentran juntas en un
cuarto no equipado con una LAN inalámbrica y cuyas computadoras se comunican entre sí
de manera directa (Tanenbaum, Redes WLAN 802.11, 2003). Los dos modos se ilustran en
la figura 5.
Figura 5 Arquitectura de una WLAN 802.11 (a) Red inalámbrica con un AP (b) Red ad hoc Fuente: Libro
Redes de computadoras de tanenbaum 4ta edición español
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2.1.1.2 DEFINICIÓN ESTANDAR IEEE 802.11 Y EVOLUCIÓN
El estándar IEEE 802.11 es el que define el uso de las dos capas inferiores de la
arquitectura OSI (Física y Enlace de Datos), especificando sus normas de funcionamiento
en una WLAN (Peralta, 2014). Como se ilustra en la figura 6.
Figura 6 Arquitectura redes WLAN 802.11 modelo OSI Fuente: Libro Redes de computadoras de tanenbaum 4ta edición español
Capa física: Medio por el cual se va realizar la comunicación, puede ser un medio alámbrico
o inalámbrico como en el caso de las redes WLAN 802.11 (FHSS y DSSS), en la cual se
profundizará en el trascurso de este documento (Tecnología 802.11ac). En esta capa se
escogen los APs (Puntos de acceso), dependiendo el tipo de tecnología que se desee
implementar en un diseño de redes inalámbricas, brindándonos mejores capacidades de
transmisión y recepción de datos, confiabilidad, eficiencia y mayor cobertura dependiendo
de la tecnología inalámbrica a utilizar. En el caso de la investigación que se va a realizar se
utilizara la tecnología 802.11ac. A continuación, se ilustra la arquitectura de las redes WLAN
802.11 respecto al modelo OSI, ver figura 7.
Figura 7 Arquitectura capa física redes WLAN 802.11 modelo OSI Fuente: https://es.slideshare.net/h_gonzalezc/red-de-comunicaciones-12657813
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➢ FHSS (Espectro ensanchado por salto de frecuencia, en inglés Frequency Hopping
Spread Spectrum): Consiste en transmitir una parte de la información en una
determinada frecuencia durante un intervalo de tiempo llamada dwell time e inferior
a 400 ms. Pasado este tiempo se cambia la frecuencia de emisión y se sigue
transmitiendo a otra frecuencia. De esta manera cada tramo de información se va
transmitiendo en una frecuencia distinta durante un intervalo muy corto de tiempo
(Enrique de miguel ponce, 2000), como se observa en la figura 8.
Figura 8 Grafica codificación con salto en frecuencia Fuente: https://radiosyculturalibre.com.ar/biblioteca/REDES/WIRELESS/curso%20wlan/Tutoriales/manual_redes_inala
mbricas.pdf
El orden en los saltos en frecuencia se determina según una secuencia pseudoaleatoria
almacenada en unas tablas, y que tanto el emisor y el receptor deben conocer. Si se
mantiene la sincronización en los saltos de frecuencias se consigue que, aunque en el
tiempo se cambie de canal físico, a nivel lógico se mantiene un solo canal por el que se
realiza la comunicación. Esta técnica también utiliza la zona de los 2.4GHz, la cual organiza
en 79 canales con un ancho de banda de 1MHz cada uno, (Enrique de miguel ponce, 2000).
El estándar IEEE 802.11 define la modulación aplicable en este caso. Se utiliza la
modulación en frecuencia FSK (Frequency Shift Keying), con una velocidad de 1Mbps
ampliable a 2Mbps. En la revisión del estándar, la 802.11b, esta velocidad también ha
aumentado a 11Mbps (Enrique de miguel ponce, 2000). En la siguiente tabla se observa el
rango de frecuencias centrales empleadas en FHSS, tabla 1.
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Tabla 1 Tabla rango de frecuencias centrales empleadas en FHSS Fuente: https://radiosyculturalibre.com.ar/biblioteca/REDES/WIRELESS/curso%20wlan/Tutoriales/manual_redes_inalambricas.pdf
Una transmisión en espectro ensanchado ofrece 3 ventajas principales:
1. Las señales en espectro ensanchado son altamente resistentes al ruido y a
la interferencia.
2. Las señales en espectro ensanchado son difíciles de interceptar. Una transmisión
de este tipo suena como un ruido de corta duración, o como un incremento en el
ruido en cualquier receptor, excepto para el que esté usando la secuencia que fue
usada por el transmisor.
3. Transmisiones en espectro ensanchado pueden compartir una banda de frecuencia
con muchos tipos de transmisiones convencionales con mínima interferencia.
➢ DSSS (Espectro ensanchado por secuencia directa, en inglés Direct sequence
spread spectrum): También conocido en comunicaciones móviles como DS-
CDMA (acceso múltiple por división de código en secuencia directa) ver figura
8, es uno de los métodos de codificación de canal (previa a la modulación)
en espectro ensanchado para transmisión de señales digitales sobre ondas
radioeléctricas que más se utilizan. Tanto DSSS como FHSS están definidos por
el IEEE en el estándar 802.11 para redes de área local inalámbricas WLAN. Este
esquema de transmisión se emplea, con alguna variación, en
sistemas CDMA asíncronos (como por ejemplo UMTS) (Enrique de miguel ponce,
2000).
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Figura 9 Método de codificación del canal por DSSS Fuente:
Para obtener la cota superior se obvian las colisiones, lo cual presenta la ventaja de pasar
de análisis probabilístico a uno determinístico, con esto la anterior ecuación se reduce a:
𝑇=𝑃𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒 𝐼𝑃
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑥 𝑒𝑥𝑖𝑡𝑜𝑠𝑎+𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑜𝑐𝑖𝑜𝑠𝑜
Esto permite un análisis para un sin número de situaciones en las redes inalámbricas de
área local. Este será el punto de partida del proyecto, en donde se analizará el
comportamiento del rendimiento de la red Inalámbrica (WLAN) desde diferentes variables,
las cuales permitirán realizar una propuesta del modelo multi-objetivo para analizar el
comportamiento de las redes WLAN que utilizan tecnología 802.11ac.
2.2.2 INVESTIGACIÓN EFICIENCIA EN LAS REDES WLAN 802.11ac
Las redes LAN inalámbricas que utilizan el estándar IEEE 802.11ac extienden el ancho de
banda del canal de 20 o 40 MHz (usado por el estándar 802.11n) a 80 o 160 MHz para
aumentar la eficiencia (espectro radioeléctrico) y así poder tener mayores velocidades en
la transmisión de datos. En consecuencia, podría haber estaciones que soportan diferentes
anchos de banda de canal en un área. En el estándar 802.11ac, todas las estaciones que
son miembros del mismo conjunto de servicios básicos (BSS) tienen que operar en el canal
primario, que es un sub-canal común de 20 MHz para propósitos de retro-compatibilidad.
Por otra parte, los canales secundarios, que comprenden anchos de banda de: 40, 80 o
160 MHz junto con el canal primario, se utilizan para Transmitir señales de alto rendimiento
o de muy alto rendimiento a las estaciones (Shoko Shinohara, 2014), ver figura 18.
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Figura 16 Comparación de la capacidad del sistema normalizada por el ancho de banda de 160 MHz (TXOP =
3mg, número de flujos = 8, índice VTH-MCS = 8) Fuente: Efficient Multi-User Transmission Technique with Frequency Division for WLANs
Puesto que habrá estaciones que soportan ancho de banda de canal diferente en el mismo
BSS (Estación de servicios básicos), alguna parte de los recursos de frecuencia pueden
permanecer sin usarse cuando se transmiten señales a estaciones que soportan anchos de
banda estrechos. Por ejemplo, una transmisión de 20 MHz en una BSS (Estación de
servicios básicos) de 80 MHz hace que los recursos de frecuencia de 60 MHz se
desperdicien durante la transmisión lo que degrada la capacidad del sistema. Otro problema
con la expansión en el ancho de banda del canal es que causa más OBSSs (conjuntos de
servicios básicos superpuestos) porque el ancho de banda de frecuencia total disponible
para WLAN es limitado (Shoko Shinohara, 2014). Si algunos APs no utilizan canales de
manera muy efectiva y el número de OBSSs aumenta, el rendimiento del sistema en un
área también se degradará (Yinghong Ma, 2016).
Por esta razón proponen una técnica de transmisión Multi-Usuario Multi-Canal (MU-MC)
para mejorar la eficiencia de las transmisiones de enlace descendente. Esta técnica
permite que un AP transmita tramas a diferentes destinos en diferentes sub-canales (ver
Figura 19). En sistemas WLAN, la multiplexación ortogonal por división de frecuencia
(OFDM) es una técnica de transmisión básica para 802.11a / n / ac, y MU-MC hace uso
flexible de sub-canales para mejorar la eficiencia del espectro (Shoko Shinohara, 2014). El
MU-MC es similar al acceso múltiple de división de frecuencia ortogonal (OFDMA) definido
para LTE y WiMAX que programa destinos para cada bloque de recursos. En WiMAX y
LTE, varias sub-portadoras están agrupadas y consideradas como un bloque de recursos.
Nuestro esquema MU-MC asume el canal convencional de WLAN de 20 MHz como una
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unidad de recursos de frecuencia para mantener la compatibilidad con sistemas heredados
(Shoko Shinohara, 2014), (Yinghong Ma, 2016).
Figura 17 Uso de recursos de frecuencia con MU (Multi-Usuario)-MC (Multi-Canal) Fuente: Efficient Multi-User
Transmission Technique with Frequency Division for WLANs
Cuando se transmiten cuadros de datos simultáneamente usando la técnica MU (Multi
Usuario)-MC (Multi Canal), debe impedirse la interferencia entre los cuadros de datos. En
el esquema MU (Multi Usuario)-MC (Multi Canal), se asume un canal convencional de 20
MHz definido en el estándar 802.11a como base para un sub-canal de frecuencia. Cuando
se transmiten más de una trama de datos, se asigna una banda de protección de 20 MHz
entre estos dos sub-canales para evitar la interferencia (Yinghong Ma, 2016), ver Figura 20
(b).
Figura 18 Modelo propuesto técnica MU (Multi Usuario)-MC (Multi Canal) en el estándar 802.11ac Fuente: Efficient Multi-User Transmission Technique with Frequency Division for WLANs
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Usando la técnica MU (Multi Usuario)-MC (Multi Canal) permite un uso flexible del canal y
mejora la eficiencia del espectro (Ver figura 21), no sólo mediante el uso de canales
secundarios, sino también mediante la reducción de la sobrecarga del control de acceso
basado en contención. En las WLAN convencionales, una trama de datos se transmite a un
destino a la vez utilizando el protocolo CSMA / CA (portadora de acceso múltiple de
detección con prevención de colisión). Bajo el protocolo CSMA / CA, un terminal transmisor
debe detectar el canal durante un período especificado para confirmar que no hay
transmisión en curso y esperar un tiempo de retroceso aleatorio antes de iniciar la
transmisión (Yinghong Ma, 2016), ver figura 22. El terminal transmisor necesita repetir el
mismo procedimiento cada vez que inicia la transmisión. Por el contrario, el MU-MC permite
enviar tramas de datos a más de un destino al mismo tiempo y la sobrecarga del control de
acceso puede reducirse.
Figura 19 Mejora la eficiencia espectral en las redes 802.11ac Fuente: Multi-hop Multi-AP Multi-channel
Cooperation for High Efficiency WLAN
Figura 20 Metodo propuesto por (Yinghong Ma, 2016) utilizar tecnica MU-MC Fuente: Efficient Multi-User
Transmission Technique with Frequency Division for WLANs
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La confiabilidad en la transmisión de tramas de datos por MU (Multi-Usuario)-MC (Multi-
Canal) en redes inalámbricas utilizando el estándar 802.11ac, se puede observar gracias a
las nuevas técnicas y protocolos que el AP (Access Point) debe ser capaz reconocer en
cualquier instante, siendo las principales:
➢ Adquirir información de canal disponible en cada estación
➢ Proporcionan protección para la secuencia de trama utilizando el intercambio RTS /
CTS (Solicitar Enviar / Borrar para Enviar)
El 802.11n definió un mecanismo llamado transmisión no duplicada (no-HT), que replica
transmisiones usando una máscara de espectro de 20 MHz en sub-canales adyacentes,
para proteger estaciones heredadas que soportan sólo anchos de banda de 20 MHz y
40MHz. El 802.11ac extendió la transmisión no duplicada HT para soportar canales de 80
y 160 MHz. Suponemos que la transmisión MU(Multi-Usuario)-MC(Multi-Canal) también
tiene capacidad de transmisión no duplicada (no-HT), lo que permite adquisición de
información de canal disponible usando RTS / CTS intercambiando información. Por
ejemplo, cuando un AP (Access Point) transmite una trama de datos a un ancho de banda
de canal de 80 MHz, se transmite una trama RTS en un formato de trama no-HT que se
duplica en cuatro sub-canales adyacentes de 20 MHz y la trama CTS se devuelve sólo
desde sub-canales que recibieron la trama RTS con éxito (operación de ancho de banda
dinámico, ver Figura 23). De esta manera, el AP (Access Point) puede adquirir información
de sub-canal disponible con el vector de asignación de red (NAV). Si hay más de un destino,
el intercambio RTS / CTS se repite para cada destino con un intervalo corto entre espacios
de trama (SIFS) (Shoko Shinohara, 2014).
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Figura 21 Ejemplo de funcionamiento con ancho de banda dinámico Fuente: Efficient Multi-User Transmission
Technique with Frequency Division for WLANs
Bloque explícito ACK
En la política ACK IEEE 802.11 de línea de base, cada trama unicast debe ser reconocida
individualmente. IEEE 802.11e define la política de bloque ACK (BA) que permite que se
transmitan varias tramas de datos antes de que se devuelva un ACK. Con la política BA
explícita, después de enviar un bloque de datos, un originador envía un bloque de solicitud
de ACK (BAR), como se muestra en la Figura 24. El destinatario responde entonces al
cuadro BAR con un marco BA, que indica si cada trama de datos individual se ha recibido
correctamente o no. De esta manera, la política BA explícita hace posible que el transmisor
controle cuando el receptor debe enviar ACK después de recibir los marcos de datos
(Seongwon Kimy, 2016).
Figura 22 Definición política de bloques ACK (BA) la cual permite transmisión de varias tramas de datos antes de devolver un ACK Fuente: MASTaR: MAC Protocol for Access Points in Simultaneous Transmit and Receive
Mode
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Protocolo de transmisión de control de flujo
El protocolo TCP proporciona un rendimiento de transmisión de datos confiable, pero a
menudo resultan retrasos de transmisión de paquetes debido al problema HOL. Además,
el TCP sufre largos retrasos en el restablecimiento del trayecto de transmisión después de
las desconexiones del enlace. SCTP supera algunas de las desventajas de TCP y UDP a
través de la prestación de nuevas funciones, tales como el apoyo a multi-Interfaces. Más
específicamente, SCTP cambia sin interrupciones la interfaz de red utilizada por el extremo
de comunicación a otra red disponible si detecta que la calidad de red actual es baja. Puede
asegurar que no hay desconexión al cambiar de redes y mantener la calidad de servicio de
la comunicación en red (Cheng, 2015), ver figura 25.
Figura 23 Ejemplo función Multi-interfaces protocolo SCTP Fuente: Performance Evaluation of Stream Control Transport Protocol over IEEE 802.11ac Networks
2.2.4 INVESTIGACIÓN PREVIA MODELOS DE RENDIMIENTO EN REDES
WLAN 802.11ac CADENAS DE MARKOV
La teoría de tráfico consiste en la aplicación de modelos matemáticos para explicar la
relación que existe entre la capacidad de una red de comunicaciones, la demanda de
servicio que los usuarios desean y el nivel de desempeño que la red puede alcanzar (Peña,
2011). Como dicha demanda es netamente estadística, se suele representar mediante
algún proceso estocástico adecuado, con lo que se constituyen diferentes Modelos para
poder evaluar el Tráfico en una red inalámbrica (WLAN), por ejemplo del estándar IEEE
802.11. Dado un modelo de tráfico particular, el desempeño de la red se podría predecir,
en principio, aplicando herramientas adecuadas proporcionadas principalmente por la
Teoría de Procesos Estocásticos (Peña, 2011). Los resultados de dicho análisis de
evaluación de rendimiento en las redes son los puntos de partida para el diseño de
mecanismos de control de la red en aspectos tan variados como el control de admisión, el
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control de flujo y el control de congestión entro otros, para mejorar la calidad de servicio
(Qos) que se le brinda al usuario.
Las cadenas de Markov tienen múltiples aplicaciones en el área de las telecomunicaciones,
ya que a partir de un proceso estocástico se podrá evaluar, optimizar y mejorar la calidad
de servicio (Qos) en la transmisión de datos de una red inalámbrica de área local (WLAN).
Así por medio de modelos se busca mejorar la eficiencia y confiabilidad para este trabajo
con la tecnología 802.11ac.
Proponen en (Mohand Yazid, 2014) un modelo de cadenas de Markov de tiempo discreto
(CMDT), en donde se modela un AP (Access point) el cual trabaja con el protocolo de
comunicación 802.11ac.
➢ Una breve definición matemática de cadenas de Markov:
Si para cada n y 𝑥𝑖, 𝑗 = 0, … … . . , 𝑛 + 1, 𝑠𝑒 𝑣𝑒𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎:
➢ Donde se entiende que la probabilidad de predecir el tráfico futuro de una red
inalámbrica (WLAN), se puede analizar y evaluar al conocer el estado actual de la
red por medio de un proceso estocástico, como el ejemplo matemático en la
formula.
Las redes inalámbricas 802.11ac permiten obtener un mayor rendimiento al utilizar el
protocolo TXOP (Oportunidad de transmisión) ya que facilita estimar la probabilidad de
transmisión T[h] para cada una de sus AC[h] (categoría de acceso dada).
Antes de detallar el modelo analítico propuesto en (Mohand Yazid, 2014), comenzamos
presentando una lista de supuestos considerados en el desarrollo de este trabajo. La lista
de parámetros más importantes que tienen en cuenta se especifica en la Tabla 5.
Teniendo en cuenta que Pb [h] es la probabilidad de encontrar el canal ocupado para una
AC [h], y Psh es la probabilidad de compartir un TXOP entre las ACs.
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1. Se supone que la cola de transmisión de cada AC [h], debe estar siempre en estado
no vacío (condiciones de saturación) para alcanzar el rendimiento máximo
alcanzable de una AC [h].
2. La probabilidad de colisión Pc [h] de una AC [h] es constante e independiente del
número de retransmisiones. Eso Es la aproximación clave en el modelo de Bianchi
que verifica la propiedad de Markov en la cadena propuesta.
Parámetros Descripción m[h] Etapa máxima de retroceso de la AC[h]
Wo[h] Ventana de contención mínima de la AC [h]
Wm[h] Ventana de contención maxima de la AC [h]
Wi[h] Tamaño de la ventana de contención en la etapa de retroceso i
TL[h] Numero de AMPDUs en la AC[h] en los XTOP[h]
AMPDU Longitud AMPDU
𝑇𝐴𝑀𝑃𝐷𝑈 Tiempo de transmisión AMPDU
𝑇𝑃𝐻𝑌 Tiempo de la cabecera PHY
𝑇𝐵𝐴 Tiempo de transmisión de un acuse de recibo de bloque
AIFS Tiempo de un espacio entre tramas de arbitraje
SIFS Tiempo de un espacio entre tramas corto
α Tiempo de la señal de propagación Tabla 5 Parámetros del modelo analítico redes inalámbricas 802.11ac Fuente: Performance analysis of the
txop sharing mechanism in the vht ieee 802.11ac wlans
➢ Probabilidad de transmisión (τ [h]) modelo propuesto
1. Sea 𝑆ℎ(𝑡) el proceso estocástico que representa la etapa de retroceso i (donde i =
0, 1, ..., 𝑚(ℎ)) de la 𝐴𝐶(ℎ) en el tiempo t.
2. Sea 𝐵ℎ(𝑡) el proceso estocástico que representa el contador de tiempo de retroceso
k (donde k = 0, 1, ..., hasta 𝑊𝑖(ℎ)), o el 𝑘𝑡ℎ AMPDU transmitido (k = 0, -1 ,. .., 𝑇𝐿(ℎ)+
1) de la 𝐴𝐶(ℎ) en el tiempo t.
Donde, el 𝑊𝑖(ℎ) y 𝑇𝐿(ℎ) se dan como sigue:
𝑊𝑖(ℎ) = min(𝑊𝑚(ℎ), 2𝑖 ∗ 𝑊0(ℎ))
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𝑇𝐿(ℎ) =𝑇𝑋𝑂𝑃(ℎ)
𝑇𝑃𝐻𝑌 + 𝑇𝐴𝑀𝑃𝐷𝑈 + 2 ∗ 𝑆𝐼𝐹𝑆 + 𝑇𝐵𝐴 + 2𝛿
En la tabla 5 se describe los parámetros de cada una de las variables que se utilizan en las
ecuaciones propuestas para el modelo de markov propuesto en (Mohand Yazid, 2014).
Una vez que la aproximación clave en el modelo de Bianchi se supone, es posible modelar
el proceso bidimensional [𝑆ℎ(𝑡), 𝐵ℎ(𝑡)] se representa en la cadena de Markov en la Figura
26 (Mohand Yazid, 2014). Una 𝐴𝐶(ℎ) puede estar en estados de retroceso (i, k), o en
transmisión Estados (i, -k). Con la probabilidad (1 - 𝑃𝑏(ℎ)), cuando 𝐴𝐶(ℎ) Decrece su
contador de retroceso también, con la probabilidad 𝑃𝑏(ℎ) (1 - 𝑃𝑠ℎ), el 𝐴𝐶(ℎ) congela su
temporizador de retroceso, y con la probabilidad 𝑃𝑏(ℎ)𝑃𝑠ℎ, el 𝐴𝐶(ℎ) entra inmediatamente
a los estados de transmisión, El canal es compartido. De lo contrario, el 𝐴𝐶(ℎ) debe
decrementar su último temporizador de retroceso antes de acceder a los estados de
transmisión (Mohand Yazid, 2014). Finalmente, con la probabilidad (1 - Pc [h]), la primera
AMPDU se transmite con éxito y el canal está reservado para las otras AMPDU.
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Figura 24. Modelo propuesto Cadenas de Markov para el estándar 802.11ac con una AP y protocolo TXOP
Fuente: Performance analysis of the txop sharing mechanism in the vht ieee 802.11ac wlans
Se concluye que en esta investigación presentaron un modelo analítico basado en una
cadena de Markov para analizar y evaluar la eficiencia de la transmisión de paquetes,
optimizar el uso del escaso ancho de banda inalámbrico y aumentar la equidad que tienen
los móviles a los canales entre los diferentes CA (Canales de acceso). Utilizando el
mecanismo TXOP incluido en las especificaciones 802.11ac para permitir la transmisión DL
MU-MIMO a nivel MAC. En las gráficas (Ver figura 27) obtenidas en el modelo propuesto
en (Mohand Yazid, 2014) muestran claramente el beneficio de usar el protocolo TXOP
analizar y evaluar las redes inalámbricas 802.11ac, y a partir de este modelo propuesto
mejorar la eficiencia, confiabilidad y rendimiento de las redes WLAN. La Tabla 6 denota la
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las características de las redes inalámbricas 802.11ac PHY y MAC (parámetros utilizados
en la resolución numérica y la simulación propuesta en (Mohand Yazid, 2014)).
Tabla 6 Características redes inalámbrica 802.11ac PHY y MAC (parámetros utilizados en la resolución numérica y la simulación propuesta en (Mohand Yazid, 2014)) Fuente: Performance analysis of the txop
sharing mechanism in the vht ieee 802.11ac wlans
Figura 25 Variación del rendimiento según la probabilidad de compartir CA, obtenidos en el análisis del paper
Fuente: Performance analysis of the txop sharing mechanism in the vht ieee 802.11ac wlans
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2.2.5 INVESTIGACIÓN PREVIA MODELO DE RENDIMIENTO EN REDES WLAN
802.11ac ALGORITMO DE HORMIGA
El primer modelo que nos plantean para mejorar, optimizar y evaluar el rendimiento de las
redes LAN inalámbricas utilizando el protocolo de comunicación 802.11ac, es el método de
cadenas de markov de dos dimensiones (Yayu Gao, 2014), ya que se caracteriza por el
comportamiento de retardo de paquetes en cada uno de los nodos que se encuentran
saturados. Suponiendo que cada nodo tiene la misma probabilidad de transmitir en un
tiempo (T) y de tener una colisión (C), la red se encontraría en estado estacionario, en el
cual su funcionamiento se puede obtener resolviendo numéricamente dos ecuaciones no
lineales dependiendo de las variables (T) y (C). Se compara con modelos que utilizan
algoritmos de enrutamiento basado en hormigas, el cual consiste: por donde mayor
cantidad de hormigas transiten dejan una feremona la cual indica la ruta optima que deben
seguir cada uno de los paquetes, esto nos da como resultado, que la probabilidad de que
un paquete se transmita por un nodo que no se encuentre saturado es P(h) = ρ (Yayu Gao,
2014) , ya que después de enviar varios paquetes por cada una de las rutas, estos van
dejando en cada nodo una feremona (Indicador de la capacidad y saturación de los nodos),
y así los demás paquetes sigan la feremona, que menos congestión tuvo para la
transmisión, con esto se logra transmitir, con un buen control de tráfico y con retrasos
mínimos en el envío de la información, obteniendo la ruta optima por medio de este
algoritmo (Aguilar, 20007), ver figura 28.
Con estos dos modelos propuestos en (Aguilar, 20007) y (Zhiqun Hu, 2015), podemos
observar la optimización y mejora en el rendimiento de las redes LAN inalámbricas
utilizando el protocolo de comunicación 802.11ac, logrando mejorar el rendimiento en la
capacidad de transmisión, control y enrutamiento de cada uno de los paquetes transmitidos
por la red.
Figura 26. Ruta más óptima modelo propuesto en Fuente: IEEE 802.11e EDCA Networks: Modeling
Differentiation and Optimization
MODELO DE OPTIMIZACIÓN DE RENDIMIENTO EN REDES 802.11ac UTILIZANDO
PROGRAMACIÓN MULTI – OBJETIVO
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2.3 ESTADO DEL ARTE
Con el aumento del uso de las redes inalámbricas (WLAN) estándar 802.11, han surgido
algunos problemas en el análisis y evaluación, para garantizar que se preste una buena
calidad de servicio (Qos) a los usuarios, como lo son: rendimiento, eficiencia y confiabilidad
en la transmisión de datos debido a la alta demanda que existe en el uso de la
infraestructura de las redes 802.11, por esta razón se ve la necesidad de optimizar los
recursos que tenemos limitados en las redes inalámbricas (Ancho de banda, infraestructura,
espectro radioeléctrico), logrando realizar diseños más eficientes en dichas redes. Los
problemas en las redes WLAN se relacionan a continuación: conectividad (Instante de
tiempo en el que el usuario desee estar conectado), cobertura y estabilidad de la red. La
solución de estos problemas resulta crucial para el rendimiento de la red que se desee
optimizar. Es así como en los últimos años se ha usado la Programación Matemática para
el diseño de redes inalámbricas especialmente en el área de redes de sensores, se tiene el
caso de como en (D. Manjarres, 2013), donde para el diseño de la red inalámbrica se
combinan dos parámetros, los cuales son: distancia y conectividad con algoritmos de
búsquedas armónicas (harmony search) y procedimientos de búsquedas locales, dando
como resultado exactitudes considerables que han superado estudios de estrategias de
evolución y procesos estocásticos utilizado en la optimización de redes. También se ha
trabajado con redes inalámbricas de área local (WLAN) en las cuales se han realizado
estudios para mejorar la calidad de servicio de llamadas multimedia (M. Z. Chowdhury,
2013), donde los servicios de calidad de servicio son más difíciles de controlar. En este
caso se han trabajado simultáneamente dos funciones que eran necesario minimizar por
medio de programación matemática aplicadas en redes: La probabilidad de caída de una
llamada y la probabilidad de una nueva llamada de bloqueo. Los resultados permitieron
obtener un modelo que era capaz de reducir la probabilidad de caída de una llamada junto
con el aumento de la eficiencia en la utilización del ancho de banda.
El modelamiento de las Redes Inalámbricas se propone en (N. Katsuhiro, 2001) un modelo
analítico para TCP en redes inalámbricas teniendo en cuenta aspectos como: la ventana
emergente y retardos en la transmisión de paquetes, aspectos que se relacionan
únicamente con el protocolo que se esté usando, obteniendo como resultado que el diseño
MODELO DE OPTIMIZACIÓN DE RENDIMIENTO EN REDES 802.11ac UTILIZANDO
PROGRAMACIÓN MULTI – OBJETIVO
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de la red inalámbrica (WLAN) depende de las características de implementación, con lo
cual se puede deducir que debieron haber tomado aspectos de la infraestructura para
mejorar su rendimiento. En (NAKANO, 2009) se hace un análisis del tiempo promedio de
espera en la entrega de un mensaje M entre un transmisor T y un Receptor R, realizan un
estudio en términos de conectividad, el cual es un aspecto de la función objetivo: eficiencia
en las redes móviles, los cuales se realizaron por medio de datos simulados. En (A. Barolli,
2011) se realiza un análisis en relación a conectividad, cobertura y estabilidad, donde se
propone un modelo de optimización para redes Mesh, planteando que al trabajar con estas
funciones objetivo se puede lograr optimizar el rendimiento, encontrando que dicha solución
no es del orden polinómico al ser problemas de optimización tipo No-Hard en consecuencia
se utilizan métodos de tipo heurístico en donde la programación Multi-objetivo cobra gran
importancia en la optimización de redes. En este mismo sentido en (A. Farsi, 2012) se
realiza una investigación sobre la planificación de las redes inalámbricas teniendo en cuenta
dos funciones objetivos como lo son: Los puntos de acceso (APs) y la asignación de
canales, nuevamente se ve el uso de la programación Multi–objetivo para el análisis y
evaluación del rendimiento en las redes WLAN.
La combinación de los conceptos de programación matemática y métodos heurísticos
actualmente han permitido dar soluciones a problemas de optimización en redes de
telecomunicaciones, logrando obtener soluciones para mejorar el rendimiento de las redes
inalámbricas de área local. Una buena descripción de algunos tipos de soluciones con
métodos heurísticos se puede ver en (A. Barolli, 2011) en donde se presentan algunos
problemas de optimización en las redes mesh en donde se les da solución utilizando
diferentes métodos heurísticos como: búsqueda local, algoritmos genéticos y Tabu Search,
en lo que se denomina un óptimo apropiado en redes. Por otra parte en (Aixia, 2012) se
utiliza la programación matemática como mecanismos para crear un modelo que permita la
optimización de la construcción de una red vehicular permitiendo optimizar los parámetros
de capacidad máxima y minimización de costos. Esta combinación de programación
matemática y algoritmos genéticos también se puede observar en (T.-Y. Lin, 2012) donde
las funciones objetivos son: asignación de canal y el enrutamiento multicanal que se
presenta en las redes mesh en donde se ha demostrado que son problemas en los cuales
pueden encontrarse más de una función objetivo, los resultados obtenidos pudieron
MODELO DE OPTIMIZACIÓN DE RENDIMIENTO EN REDES 802.11ac UTILIZANDO
PROGRAMACIÓN MULTI – OBJETIVO
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demostrar un aumento de la capacidad de la red. Otro ejemplo del uso de la programación
matemática aplicado ya al caso de redes de sensores en redes inalámbricas se puede
observar en (H. Moungla, 2012) en donde se aplica los criterios de minimizar y/o maximizar
las funciones objetivo, para brindar una solución más eficiente en redes dentro del cuerpo
humano en donde se minimiza el consumo de energía de los sensores y se maximiza la
vida útil de la red.
El tema de calidad de servicio (QoS) va de la mano con el desarrollo de modelos de
optimización en redes WLAN utilizando programación Multi-objetivo, como se observa en
(M. Camelo, 2011) se encuentra el desarrollo de un algoritmo de enrutamiento utilizado para
brindar una mayor Calidad de Servicio (QoS) en la transmisión de paquetes al usuario. En
la investigación realizada en la tesis doctoral presentada por (Luna, 2008), se puede
encontrar un amplio panorama del uso de las técnicas de programación matemática
aplicadas a problemas reales de redes de telecomunicaciones en donde su principal aporte
se ve centrado en la aplicabilidad de los resultados desarrollados sobre optimización de
rendimiento en redes WLAN. Por otra parte, es importante tener presente que en los
problemas que se plantean en la optimización Multi–objetivo se van a encontrar funciones
que se expresan en diferentes unidades y por lo general unas están en conflicto con las
otras, con estas características el conjunto de soluciones factibles que se encuentren será
grande y complejo, estas características que permiten determinar que los métodos
tradicionales de optimización resultan de alguna forma insuficientes o de un costo
computacional muy elevado, por tal razón resulta interesante la búsqueda de una solución
utilizando técnicas menos complejas y que garanticen una adecuada optimización de los
recurso al comprobar algún modelo propuesto.
En (M. Kihl, 2010) realizan una caracterización del tráfico que fluye en internet de acuerdo
al comportamiento de los usuarios, evaluando las características principales de las redes
WLAN, como lo son: tráfico, cobertura y retardos en él envió y entrega de paquetes,
utilizando programación multi-objetivo, sirviendo los datos obtenidos por medio del modelo,
para el diseño y/o administrador de redes inalámbricas de área local, logrando mejorar el
rendimiento o prediciéndolo antes de implementar este tipo de redes.
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3. PROPUESTA MODELO DE OPTIMIZACIÓN DE LA RED
WLAN 802.11AC
3.1 MODELAMIENTO DE EFICIENCIA DE LA RED 802.11AC
La evaluación y análisis de las redes de área local inalámbricas (WLAN) es algo que ha ido
tomando cada vez mayor importancia, debido a que, con el creciente uso de este tipo de
redes, se observa la disminución de la confiabilidad y eficiencia aspectos importantes para
brindar una calidad de servicio (Qos) adecuada a los usuarios que utilizan este tipo de redes
para servicio de internet (colegios, empresas, universidades, hospitales). Al evaluar y
analizar la función objetivo propuesta de eficiencia (cobertura), y a partir de los resultados
obtenidos se puede optimizar las redes de área local inalámbricas que trabajan con la
tecnología 802.11ac, proponiendo una óptima localización de cada punto de acceso (APs),
la cual permita aprovechar al máximo el radio de cobertura máximo que provee cada punto
de acceso (APs), logrando con menos cantidad de APs garantizar cobertura en la misma
área donde se evalúa y analiza por medio del modelo que se va proponer.
Brindando a los diseñadores y administradores de redes de área local inalámbricas (WLAN)
un modelo matemático de eficiencia para poder: evaluar, analizar y optimizar el rendimiento.
Realizando una constante evaluación y análisis para lograr encontrar fallos y mitigarlos para
prestar una calidad de servicio adecuada a los usuarios.
El último avance en las redes de área local inalámbricas, es la tecnología 802.11ac, prueba
que las conexiones inalámbricas ofrecen un mejor rendimiento que la mayoría de
conexiones alámbricas. Los puntos de acceso de las redes inalámbricas 802.11ac
disponibles desde antes de finales de 2014 son compatibles con una velocidad de datos de
433bps por antena, consiguiendo teóricamente tasas de 1.3Gbps empleando 3 antenas,
superiores a las velocidades ofrecidas por Ethernet más comunes a 100Mbps (Chávez,
2011), (Medina, 2013). Ese aumento en la velocidad tres veces mayor a su predecesor el
802.11n, logrando un mayor rendimiento en el uso de las redes inalámbricas utilizando la
tecnología 802.11ac, donde no se necesitan cables para conectar cada puesto de trabajo
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(escritorios personales). La reducción de la interferencia y la eficiencia en el uso del
espectro radio eléctrico, optimiza el uso de los puntos de acceso a través de un
posicionamiento adecuado de estos, ya que es uno de los puntos más importantes para
alcanzar un mejor desempeño de las redes inalámbricas en los servicios ofrecidos.
El diseño de estas redes no es algo sencillo, los puntos de acceso (APs) tienen un alcance
determinado y soportan un número limitado de usuarios. Por lo que el diseño de la red debe
tener en cuenta varios parámetros, como: El área en la que se desea prestar servicio, una
estimación de la cantidad de usuarios que se conectaran a la red, los obstáculos presentes
en el lugar de instalación, para poder lograr una buena calidad de servicio (Qos) en el uso
del internet inalámbrico. Todas estas variables tienen una importancia muy grande en el
desempeño de la red ya que pueden causar problemas de interferencia y por consiguiente
reducir la calidad del servicio que se presta (Ludena, 2011), (Galindres, 2010), (Medina,
2013). Un mal diseño puede llevar incluso a problemas de sobredimensión que también
pueden causar una caída en la calidad del servicio (Qos) además de un aumento en los
costos de instalación, mantenimiento y mejoras de la red.
Considerando lo expuesto anteriormente en este apartado se desarrollará un modelo que
permite optimizar la cobertura (posición de los puntos de acceso (APs) para optimizar la
cobertura del estándar) en los diseños de redes inalámbricas 802.11ac, teniendo en cuenta
las características de la tecnología 802.11ac, esta será la función objetivo que permitirá
optimizar la eficiencia de la red.
3.1.1 CARACTERISTICAS A CONSIDERAR
Las características más importantes que debemos tener en cuenta en el desarrollo del
modelo de eficiencia propuesto, serán:
1. Tomando como punto de partida las características principales del estándar
802.11ac relacionados en el marco conceptual, se puede concluir que estas redes
soportan diferentes velocidades de transmisión debido al diseño mejorado de los
MODELO DE OPTIMIZACIÓN DE RENDIMIENTO EN REDES 802.11ac UTILIZANDO
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puntos de acceso (APs) que soportan esta tecnología, para reducir la perdida de
paquetes en presencia de interferencias destructivas que reducen los niveles de
potencia de la señal. Con la mejora de las técnicas de modulación para proteger las
señales del ruido, se logra aumentar el alcance de la señal (mayor cobertura).
2. La infraestructura básica de una red inalámbrica está compuesta por un conjunto de
dispositivos móviles (terminales) conectado a un punto llamado Access Point (AP)
el cual se conecta con la red cableada por lo general con tecnología Ethernet. Un
Access Point es básicamente un dispositivo que desempeña las funciones de un
puente inalámbrico para la transmisión de información. Aunque se usan a menudo
las velocidades teóricas de transferencia de datos de 802.11ac, varios efectos sirven
para reducir la capacidad efectiva del estándar, el rendimiento real de una celda
802.11ac tiene velocidades de transmisión entre 200 y 600Mbps aproximadamente,
y estas velocidades pueden disminuir si los usuarios se conectan desde largas
distancias o dependiendo de la cantidad de usuarios que se encuentre conectado a
un mismo Access point (APs).
3. Cuando se tienen grandes distancias entre el transmisor y receptor, se tendrá un
deterioro de la eficiencia debido al aumento en el número de errores en la
transmisión de paquetes BER (bit error rate) creando la necesidad de
retransmisiones. Los sistemas modernos utilizan la configuración de espectro
ensanchado para realizar saltos discretos logrando mejorar las tasas de
transmisiones.
4. El hardware que se utiliza en un diseño de redes inalámbricas 802.11ac, limitara y
dictaran la tasa de transmisión. Si un dispositivo IEEE 802.11n se comunica con uno
IEEE 802.11ac, la tasa no puede ser superior a 200Mbps, a pesar de la habilidad
del dispositivo IEEE 802.11ac de comunicarse a 433Mbps, sin hablar de las
velocidades de transmisión teóricas en los dos estándares mencionados. Como
corresponde para este caso, el rendimiento real será aún menor, aproximadamente
del 50%, el cual sería 216Mbps. Con el hardware WLAN, se debe tomar otra
consideración en cuenta, la cual es la velocidad de procesamiento del computador
que tiene el usuario. Ya que si se tiene un computador con una CPU lenta que no
pueda manejar los 216 Mbps aproximadamente, viendo el rendimiento afectado.
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5. En las redes inalámbricas que utilizan tecnología 802.11ac se verán diferentes tipos
de tecnologías implementadas (configuradas), en este sentido las tecnologías de
espectro ensanchado, OFDM, DSSS y Beamforming (en lugar de emitir la señal
inalámbrica de forma uniforme alrededor suyo, se dirige directamente al lugar
donde se encuentran los dispositivos conectados. Las mejoras son evidentes
en cobertura, rendimiento y fiabilidad (Jaramillo, 2015)) hacen una diferencia
en el rendimiento de las redes inalámbricas 802.11ac.
A partir de las características a considerar, se puede decir que el problema de eficiencia a
solucionar en el diseño y/o administración de las redes inalámbricas de área local que
utilizan tecnología 802.11ac (WLAN), es el de tomar decisiones sobre la cantidad y la
ubicación de los puntos de acceso (APs) en una determinada red de área local inalámbrica
que utiliza tecnología 802.11ac. Ya que la mayoría de diseñadores y/o administradores de
redes inalámbricas (WLAN) se limitan a una simple instalación de un punto de acceso (AP)
en la medida que los vayan necesitando, sin realizar las consideraciones pertinentes para
optimizar la eficiencia (cobertura) en el uso de los puntos de acceso (APs) con los que
cuente en la infraestructura de la red inalámbrica que administre. Sin embargo, la
planificación cuidadosa asegura un alto rendimiento en el uso de del hardware (puntos de
acceso) disminuyendo a un costo mínimo.
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3.1.2 MODELO MATEMATICO
El objetivo principal es garantizar una cobertura de una red de área local inalámbrica
(WLAN) que utilice tecnología 802.11ac, sin tener en cuenta aspectos de interferencia que
se ´puedan presentar entre los puntos de acceso (APs) ubicados en un área determinada,
se puede resolver con un modelo matemático tipo entero, en donde de un conjunto de
posibles optimas ubicaciones de los puntos de acceso (APs) se propondrá aquellas
ubicaciones que garanticen la cobertura del área tratando de optimizar el uso espectro radio
eléctrico. Así que los parámetros a considerar en el modelo propuesto, serán:
➢ La ubicación adecuada de los puntos de acceso (APs), en donde los usuarios de los
terminales móviles tengan servicio de internet inalámbrico.
➢ El número máximo de terminales móviles para cada Access Point (AP), minimizando
el número de APs que se deben instalar en el diseño de redes inalámbricas
802.11ac.
La interacción de estos elementos se da cuando una estación móvil solicita un servicio el
cual será atendido por el punto de acceso (AP) que se encuentre más cercano. Cuando se
establece el enlace entre la estación móvil y el punto de acceso (AP) se entra en una
negociación de la velocidad de transmisión buscando la más alta posible que garantice
calidad de servicio y seguridad en la transmisión.
El modelo propuesto para la eficiencia (cobertura) será:
Número de puntos de acceso en una infraestructura de red inalámbrica:
𝑵𝑷𝑨 = 𝐴𝑝1 + 𝐴𝑝2 + 𝐴𝑝3 + 𝐴𝑝4+. . . 𝐴𝑝𝑛
Minimizar la cantidad de puntos de acceso (APs)
𝑀𝑖𝑛𝑓1(𝑁𝑃𝐴) = ∑ 𝐴𝑝𝑛
𝑛 ∈ 𝐴𝑝
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Depende de:
1. 𝑁𝑃𝐴 ≥ 2 Cantidad de puntos de acceso mínimo para poder utilizar el modelo.
Los parámetros del modelo propuesto para eficiencia se describen en la tabla 7.
Simulación del modelo propuesto para eficiencia con el software LINGO:
Verificación modelo de cobertura para tres zonas de la universidad distrital (edificio suarez
copete):
ACCESS POINT (APs) ZONA QUE PUEDE CUBRIR
1 1
2 2
3 1,2, 3
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Tabla 10 Ubicación de los puntos de acceso propuesto en el estudio de cobertura para el edificio Suarez Copete de la universidad Distrital, restricciones de las zonas que puede cubrir cada Access Point (APs)
Fuente: Autor
Figura 40 Ubicación de los puntos de acceso propuesto en el estudio de cobertura para el edificio Suarez Copete de la universidad Distrital Fuente: Autor
Figura 41 Interpolación de los Access point (APs), Restricciones para poder evaluar el modelo en la red inalámbrica
propuesta que trabaja con tecnología 802.11ac en el edificio Suarez copete.
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Introduciendo esta información en el software LINGO (ver figura 46), se tiene que la función
objetivo de eficiencia, se minimizara la cantidad máxima de Access point (APs) que se
deben instalar en tres zonas posibles que permitan tener una cobertura óptima.
Figura 42 Modelo de optimización propuesto de eficiencia (Cobertura) validado por el software LINGO Fuente:
Autor
Se deben tener en cuenta las zonas de cobertura que puede cubrir cada uno de los Access
point (APs), esas restricciones se colocan a continuación en el modelo propuesto (ver figura
47).
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Figura 43 Restricciones de ubicación de los puntos de acceso (APs) para su óptima cobertura Fuente: Autor
El trabajo se presenta un modelo de solución (ver figura 48) que permite ver la eficiencia de
los algoritmos heurísticos y determinan una solución de tipo global y no local.
Figura 44 Solución obtenida del modelo propuesto en el software matemático LINGO, del área de cobertura
del edificio Suarez Copete de la Universidad Distrital Fuente: Autor
Se observa en la validación del modelo, lo siguiente:
➢ El modelo propuesto optimiza la eficiencia (Cobertura) de la red inalámbrica de área local
(WLAN) 802.11ac
➢ El número de access point (APs) que se necesitan para cubrir las tres zonas de una forma
óptima y garantizar una buena cobertura son dos.
➢ El número de variables (restricciones de cobertura) que se utilizaron para realizar la
comprobación del modelo fueron tres.
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Las ubicaciones del Access point (APs) óptima para garantizar una buena cobertura, se
observa en la figura 45.
Figura 45 Zonas donde se deben ubicar los puntos de acceso (APs) que utilizan tecnología 802.11ac, para
garantizar una óptima cobertura en las tres zonas del edificio Suarez Copete de la Universidad Distrital Fuente: Autor
Se observa en la figura 46, que utilizando el modelo de optimización propuesto, se optimiza
el uso de los puntos de acceso (AP), teniendo una óptima ubicación de ellos.
Figura 46 Resultado de optimización utilizando el modelo propuesto para la eficiencia (Cobertura) Fuente:
Autor
Se obtiene una optimización en el uso de los puntos de acceso, pasando de la utilización
de tres (APs) para cubrir tres zonas (se distribuye en tres zonas el edificio Suarez copete,
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ver figura 6) que están distribuidas en el edificio Suarez Copeta para garantizar servicio
internet, a dos puntos de acceso para cubrir las mimas tres zonas, utilizando el modelo
propuesto, ver tabla 11.
Puntos de Acceso (APs) AP1 AP2 AP3
ZONA DE COBERTURA CUBIERTA POR CADA (APs) SIN APLICAR MODELO PROPUESTO
ZONA1 ZONA2 ZONA3
% COBERTURA DE CADA (Aps) SIN APLICAR MODELO PROPUESTO
33,30% 33,30% 33,30%
ZONA DE COBERTURA CUBIERTA POR CADA (APs) APLICANDO MODELO PROPUESTO
ZONA1, ZONA3
ZONA3, ZONA2
-
% COBERTURA DE CADA (Aps) APLICANDO MODELO PROPUESTO
50% 50% -
%OPTIMIZACIÓN DE CADA (APs) 16,70% 16,70% -
Tabla 11 Resultado de optimización utilizando el modelo propuesto para la eficiencia (Cobertura) Fuente: Autor
6.2 CONFIABILIDAD DE LA RED WLAN 802.11AC
Como se ha planteado en el modelo de confiabilidad para las redes inalámbricas de área
local WLAN que utilizan la tecnología 802.11ac, se hace necesario tener conocimiento de
los siguientes elementos que permitieron el desarrollo de un modelo de este tipo,
sintetizando el problema, se tiene:
➢ Cada punto de acceso AP (n) debe prestar una determinada capacidad de
transmisión y recepción de paquetes.
➢ Cada terminal móvil (m) necesitara una determinada capacidad dependiendo del
tipo de servicio a utilizar
El modelo de confiabilidad propuesto anteriormente:
∑ 𝑅𝑒𝑡𝑛𝑚
𝑁
𝑛=1
≤ 𝑅𝑒𝑡𝑀𝑎𝑥𝑁 ∀ 𝑁
Depende de:
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