Estratégias Escaláveis para Distribuição de Mídias Contínuas sob Demanda em Redes sem Fio
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Publicações do PESC
Esta tese propõe o uso de aglomerados (clusters) de pontos de acesso (Access Points - APs) co-localizados operando em canais sem sobreposição, aliado a mecanismos e políticas de gerenciamento de recursos fornecidos pelos APs, como solução escalável efetiva para distribuição de mídias contínuas sob demanda em redes sem fio. Em particular, é proposto o sistema CINAPS, onde o gerenciamento dos recursos é realizado pelo WCM, componente responsável pelo controle de associação de clientes aos APs, o qual implementa duas novas heurísticas de controle de associação focadas na aplicação, denominadas ERF e BERF, que garantem largura de banda mínima através de mecanismos de reserva de recursos. Estas heurísticas exploram uma característica de VoD conhecida como “Fator de Paciência”, permitindo o uso futuro de canais de comunicação. As principais variáveis do sistema são identificadas e usadas em um modelo que serve de base para a ferramenta de simulação (TCHE) e para o desenvolvimento de um módulo com suporte ao CINAPS para o sistema GloVE de VoD. Os resultados obtidos com TCHE mostraram que o CINAPS, usando as heurísticas focadas na aplicação, superou a heurística genérica LLF com garantias de largura de banda mínima, diminuindo significativamente a rejeição de requisições. De maneira complementar, foi proposto e avaliado o uso combinado de duas técnicas (uma nova e outra adaptada da literatura) efetivas para redução do consumo de energia no CINAPS. Posteriormente, o efeito da distância entre clientes e APs é incorporado ao modelo, dando origem a uma nova heurística consciente da distância, a qual é proposta e avaliada. Em seguida, é investigada uma extrapolação onde CINAPS é usado como bloco básico de uma grade de distribuição, denominada GAPS. Por fim, os resultados simulados são contrastados com resultados práticos coletados com uma ferramenta de emulação de tráfego (WiAssess). A partir deste estudo pioneiro, surgem várias questões de pesquisa, indicando a criação de um novo campo com diferentes caminhos a serem percorridos em trabalhos futuros.
This thesis proposes the use of clusters of collocated Access Points (APs) operating in non-overlapping channels, together with mechanisms and policies to manage resources provided by the APs, as an efficient scalable solution for continuous media distribution over wireless networks. In particular, it introduces the CINAPS system, whose resource manager called WCM performs the association control of clients to the APs, using two novel application-friendly heuristics, namely Early Released First (ERF) and Bounded ERF (BERF). Such heuristics exploit the Patience Factor, which is a slack of time that VoD applications provide to allow the association control unit to accept requests for using the communication channels in the near future. The main system variables are identified and used to build a model taken as the basis for implementing a simulation tool known as TCHE and for developing a CINAPS module for the GloVE VoD system. The results provided by TCHE showed that CINAPS, using application-friendly heuristics, outperformed the generic LLF (Least Loaded First) heuristic with minimum bandwidth guarantees, by decreasing significantly the overall blockage rate of video requests. Moreover, the behavior of power consumption in the wireless NICs is analyzed and the usage of a combination of two effective power saving techniques (a novel one and another adapted from the literature) in CINAPS is proposed and evaluated. Also, the impact of the distance between clients and APs is incorporated into the model so that a new distance-aware heuristic is proposed and evaluated as well. Afterwards, an extended approach is investigated where CINAPS is used as the basic block of a distribution grid, namely GAPS. Finally, such findings are discussed in conjunction with practical results collected using theWiAssess tool built to emulate the expected traffic that will be generated by GloVE with the CINAPS extension. As a novel study, several other research directions are pointed out, indicating that a new field has been actually established with many different tracks to be followed on as future works.