Multi-canal pour 802.11b

Motivation
Partage des ressources (multi-canal)
Couche Phy pour les réseaux ad hoc
Méthodes de partage des ressources
N. Lebedev
ES CPE Lyon
[email protected]
Nantes, 22 septembre 2005
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Motivation
Partage des ressources (multi-canal)
Plan du cours
1
Motivation
Contexte d’étude
2
Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
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Partage des ressources (multi-canal)
Plan du cours
1
Motivation
Contexte d’étude
2
Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
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1. Motivation
Partage des ressources (multi-canal)
Contexte d’étude
1
Motivation
Contexte d’étude
2
Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
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1. Motivation
Partage des ressources (multi-canal)
Contexte d’étude
Critique de 802.11 pour Ad Hoc
Mono-canal (CCK), mono-débit, Pmax = const.
CSMA/CA (RTS/CTS)—perte de la BP.
Iniquité—usurpation de la BP à long/court terme.
Nombreux exemples de config “à problèmes” : nœuds
cachés, 2 paires, 3 paires, chaîne,... (Chaudet’2005)
S
CT
C
D
B
A
S
RT
Problème :
Tx simultanées impossibles !
Solution :
Multi-canal
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1. Motivation
Partage des ressources (multi-canal)
Contexte d’étude
Critique de 802.11 pour Ad Hoc
Mono-canal (CCK), mono-débit, Pmax = const.
CSMA/CA (RTS/CTS)—perte de la BP.
Iniquité—usurpation de la BP à long/court terme.
Nombreux exemples de config “à problèmes” : nœuds
cachés, 2 paires, 3 paires, chaîne,... (Chaudet’2005)
S
CT
C
D
B
A
S
RT
Problème :
Tx simultanées impossibles !
Solution :
Multi-canal
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1. Motivation
Partage des ressources (multi-canal)
Contexte d’étude
Objectif : multi-canal
Transmissions simultanées entre les paires*
Contrôle de puissance.
Réduction de MAI et de l’effet d’éblouissement (near-far).
Equité en terme de débit utile (throughput).
*Situation possible
Nœud possède un code, mais ne peut pas transmettre.
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1. Motivation
Partage des ressources (multi-canal)
Contexte d’étude
Besoin de protocoles adaptés multi-canal
Allocation des canaux / codes.
Protocole de communication (Rx / Tx / Hybride).
MAC pour gerer la contention.
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2. Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
1
Motivation
Contexte d’étude
2
Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
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Motivation
2. Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
Historique sur CDMA : réseaux cellulaires
Infrastructure : allocation des ressources (codes, canaux)
centralisée.
Downlink synchrone, uplink asynchrone.
Initialement la voix—symétrique (Débit,Latence = const).
Pas adapté à haut débit (= codes longs).
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2. Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
Propriétés du CDMA
Modèle à seuil n’est pas adapté au CDMA.
Nb de codes fixe ou aléatoire (RA-CDMA) ⇒ collisions
primaires.
Bonne orthogonalité, sinon collisions secondaires :
R(Ck [m]C` [n]) ≈ δ(k − `, m − n)
Compromis Débit ↔ SF : D1 > D2
Tc
Tb1
SF1 = 4
SF2 = 8
Tb2
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2. Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
Muqattash’2003
“CDMA [...] provides up to 6 times the capacity of TDMAor FDMA-” est vrai uniquement
pour les réseaux cellulaires,
pour le trafic voix, faux pour les données.
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2. Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
CDMA/HDR—High Data Rate (Bender2000)
Contexte : réseau cellulaire à infrastructure
Trafic fortément asymétrique ( Ddownlink À Duplink )
C1 : allocation de slots consécutifs aux utilisateurs au
débits différents.
C2 : autant de slots qu’il faut pour satisfaire un critère de
Lmax /Lmin ≤ r .
Throughput
C2 > C1
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2. Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
“Solving the near-far problem...”, Muqattash’2003
Canal de contrôle / canal de données
Canal de contrôle / canal de données.
Canal est estimé sur la fréquence de contrôle—conditions.
2 parties RF contrôle / data
Légère perte de la BP.
Allocation de codes et protocole d’accès conjoints (celui de
RA-CDMA) par RTS/CTS modifiés
NB :
N’est pas testé pour les scénarii critiques.
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2. Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
PFE Joël GOMEZ
Toute la bande est utilisée
Emetteur-Récepteur double.
Protocole de comm. couplé avec l’allocation des codes
Allocation de codes à la demande.
Problème :
Duplex pour data-contrôle simultanés
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2. Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
Allocation des codes
Choix aléatoire par l’émetteur (RA-CDMA), annonce par
RTS/CTS modifiés (Muqattash’2003).
Scheduleur, annonce par RTS/CTS pour informer les
voisins.
Signaux d’occupation (busy tones).
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2. Partage des ressources (multi-canal)
CDMA—solution envisageable
CDMA et ad hoc
Idée : opportunisme ?
Si D = f (SNR) était linéaire ⇒ tx à Pmax serait optimale.
Etude du seuil γi cible optimal variable
La marge d’interférence dépend de la charge du réseau.
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3. Annexe
Bibliographie
Bibliographie I
Muqattash et al.
Solving the near-far problem in CDMA-based Ad Hoc networks, Ad Hoc
Networks, nov. 2003
Bender et al.
CDMA/HDR : a bandwidth efficient high-speed wireless data service for nomadic
users, IEEE Comm. Magazine, July 2000
M. Grossglauser, D. Tse.
Mobility increases the capacity of ad hoc wireless networks, INFOCOM, 2001.
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