Agrupamiento de tramas en Wi-Fi: Mejora de la eficiencia en la red a través del mecanismo de agregación

Hernández Fernández, Cristian
Saldaña Medina, José María (dir.)

Ruiz Mas, José (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2015
Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, Área de Ingeniería Telemática

Graduado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación

Resumen: Con la aparición de los smartphone y otros dispositivos portátiles que necesitan acceso a Internet, Wi-Fi (IEEE 802.11) se ha vuelto una tecnología muy popular. Pero su eficiencia es reducida: al transmitir las tramas en un medio compartido, se produce un retardo en cada acceso al medio. Por otra parte, 802.11 introduce un gran overhead que se añade al de IP, que estaba diseñado inicialmente para un entorno cableado. En este TFG se estudian los efectos que se producen en una red Wi-Fi al implementar un mecanismo de agregación de tramas (A-MPDU, Aggregate MAC Protocol Data Unit). Al agregar tramas mejora la eficiencia, pues se introducen menos retardos debidos al acceso al medio, ya que se requieren menos tramas para enviar los mismos datos. Este mecanismo fue propuesto por el IEEE en el estándar 802.11 versión n y consiste en unir varias tramas de nivel 2, añadiéndoles una cabecera de 4 bytes llamada MPDU delimiter. Este mecanismo es opcional en la versión n, pero en la siguiente versión (ac) es obligatorio su uso aunque únicamente se vaya a enviar una sola trama. Con esto se pretende mejorar la eficiencia de la red inalámbrica, ya que resulta muy baja especialmente para paquetes pequeños (pocas decenas de bytes). Por otra parte, si usamos A-MPDU, también se reducirá el número de bytes que hace falta transmitir para confirmar los paquetes, ya que existe una trama (Block ACK) que permite confirmar hasta 64 subtramas de una sola vez. Por el contrario, si no se implementa este mecanismo, se envían tantos ACK como tramas de datos se hubiesen enviado. Esta reducción en los bytes es especialmente beneficiosa en los paquetes de pocas decenas de bytes, ya que puede llegar a ser de mayor tamaño el ACK que se necesita para confirmarlo (46 bytes), que los propios datos del paquete. Otro beneficio que ofrece el uso de los mecanismos de agregación de tramas es que se reduce el número de cabeceras físicas (PLCP) que hay que enviar. Teniendo en cuenta que éstas se transmiten a una tasa muy baja (1 Mbps), la reducción del número de cabeceras físicas va a reducir significativamente el tiempo de transmisión de las tramas. En este TFG se incluye en primer lugar un estudio teórico sobre los beneficios de la agregación de tramas A-MPDU, y se ha desarrollado también un programa que lo implementa en espacio de usuario. Usando dos máquinas Linux este programa permite ejecutar todo el proceso requerido para enviar A-MPDU reales, y así medir los ahorros obtenidos. Se ha comprobado que estos ahorros coinciden con los calculados teóricamente. El presente TFG se enmarca dentro del proyecto Europeo H2020 Wi-5 (What to do With the Wi-Fi Wild West), en el que participa la Universidad de Zaragoza, junto con Telefónica I+D, TNO (Holanda), AirTies (Turquía) y la Universidad John Moores de Liverpool (coordinador).

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado