LOSS NETWORK MODELS AND MULTIPLE METRIC PERFORMANCE SENSITIVITY ANALYSIS FOR MOBILE WIRELESS MULTI-HOP NETWORKS GROUPE 4: LANG KHAC CHIEN HOANG TUAN NHA.

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1 LOSS NETWORK MODELS AND MULTIPLE METRIC PERFORMANCE SENSITIVITY ANALYSIS FOR MOBILE WIRELESS MULTI-HOP NETWORKS GROUPE 4: LANG KHAC CHIEN HOANG TUAN NHA DINH HONG THANH

2 Plan de presentation  Introduction  Algorithme du point fixé  Scenario de simulation  Résultats  Conclusion

3 INTRODUCTION

4 Modèle implicite de perte et AD  Simple modèle approximatif de réseau de perte qui couple les couches physique, MAC et routage pour estimer le débit total du réseau  Framework d'optimisation utilise Différentiation automatique (AD) pour analyse de sensitivité; applications pour la robustesse, pour maximiser le débit en fonction des paramètres de routage, etc.  Extension substantielle en incluant le multi-chemins, nœuds cachés, ordonnance, et échec de MAC/PHY

5 Motivation  Les outils de simulation des paquets discrètes (ex. NS2, OPNET) pendent trop beaucoup de temps, voir pour un réseau simple, configuration et trafic léger  Objectif: pour développer les modèles qui estiment la performance d’un MANET. Désignation pour les frontières prévisibles de performance  Entrées: topologie du réseau (peut-être temps changeant), relations des voisins (conditions du canal), demande du trafic (paires de source-destination, taux des données, nombre des chemins)

6 Approche  On définie deux ensembles des équations:  Le première ensemble décrit le modèle spécifique MAC et PHY, on considère et formule les paramètres de perte et le taux de sortie d’un lien en terme de taux d’entrée et l’interférence en provenant des liens voisin  Le deuxième ensemble décrit les relation entre les flux et les paramètres d’ordonnance a chaque nœud  Deux ensembles sont couplées itérativement, en le réseau entier, sur chaque point fixe jusqu’à ce que ils convergent a une solution consistent  Ensuite, on évalue les robustesse de la solution en utilisant AD  AD fournit la dérive partielle de métrique de performance (débit total) en fonction des paramètres de désignation (ex. probabilité de routage)  En utilisant ces dérives partielles avec la méthode de projection gradient, on résout pour les paramètres de désignation qui maximise le débit total.

7 Algorithme de point fixé

8 Modèle de réseau de perte et FPA  Le modèle de réseau de perte [Baras et al, WiOpt08]:  Considérer le cas général de multi-chemins avec un nœud commun.  Considérer les effet des nœuds caches  Le flux peut être non-saturé ou saturé  On compte les indices de performance en utilisant la méthode FPA: débit total, le retard end-to-end des connexions

9 Modèle de réseau de perte et FPA(cont)  Donne information du reseau:  Topologie du réseau: G=(N,L)  Paires des nœuds source-destination (s,d) and le taux du trafic d’entrée (offered load) λ s pour chaque noeud  Π s : Ensemble des chemins utilisees par trafic d’entree a nœud s  - Chaque chemin p ∈ Π s, let α p = fraction du trafic qui est routée via p:

10 Algorithme FPA  Soit P i : ensemble des chemins qui traverse neud I  Etant donné p un chemin dans P i :  β i,p probabilité d’ échec de transmission de paquets des couches PHY ou MAC  I i,p probabilité d’ échec de transmission de paquets de couche PHY  E[T i,p ]: le temps moyens de service du chemin p a nœud i  λ i,p : taux d’arriv é e du chemin p a nœud i  Rapport explicite [Baras et al, WiOpt 08] existe entre E[T i,p ], p ∈ P i et λ i, p, p ∈ P i, i ∈ N

11 Algorithme FPA  Itération de base:  Commence de chaque source (pour chaque chemin) ou λ i,p donné  λ i,p donné a le nœud intermédiaire j, en utilisant les eqs PHY, MAC, Pour compter λ m,p, E[T m,p ]: le nœud suivant m  Répéter le même procédure pour le hop suivant  Continuer jusqu’à ce que une solution consistant soit obtenu pour les équations, ex. un point fixé est obtenu  On obtient λ m,p, E[T m,p ]: pour tous chemins p et nœud i  Compter l’approximation de débit et retard de end to end

12 Paramètres de PHY/MAC  Etape 1 : RTS/CTS envoyés  Etape 2 : ACK et paquets de données envoyées  β i,p : Prob d’échec de PHY ou MAC (étapes 1, 2)  I i,p : Prob d’échec de PHY (étape 2)  l i,j : Prob d’echec PHY (étape 1 or 2)  λ i,p : taux d’arriv é e du chemin p a nœud i  T i,p : le temps de service du chemin p a nœud I  k i,p : le taux de service moyen du chemin p a nœud i

13 Coefficients d’ordonnance  m : max nombre de paquets de transmission ressayes  Fraction du temps du nœud I est servi sur chemin p  Debit moyen total du nœud i:

14 Components du temps (1)  di,p: temps de transmission réussite du chemin p a i  ui,p: temps moyen pour la transmission réussite du chemin p a i  bi,p: temps moyen de back-off pour chemin p a i  ci,p: temps moyen de la transmission échouée 

15 Components du temps (2)  Temps de service moyen:  Temps de transmission réussite:  Temps de back-off moyen:  Temps moyen de la transmission non réussite:

16 Modèle du réseau du point fixé  Combiner le premier ensemble des équations données précédent avec le deuxièmes ensemble qui décrit la relation entre le flux d’entrée et de sortie chaque nœud  Le FPA commence de nœud source de chaque chemin a chaque itération ou le taux d’arrivée est fixe et donnée.  Ensuite, l’algorithme compte les coefficients d’ordonnance  Et, on utilise le deuxième ensemble des équations pour compter le taux du trafic d’entrée du hop successif  On répète le même procédure pour le hop successif. L’algorithme se termine lors que un point fixe est obtenu

17 Ordonnace rigide et tendre USAP  USAP - rigide: les liens sont prédéfini  Les métriques: le débit total  USAP- tendre: les liens sont définis a chaque nœud  Les métriques: Le retard et le débit total  Le temps de service moyen de chaque lien: Le temps de retard:

18 Désignation méthodologique

19 Différentiation automatique (AD)  Objectif: maximiser le débit total en fonction de probabilité de routage  La méthode d’optimisation utilisée : gradient projection 

20 Scenario de simulation

21 Méthode pour scénario  Designer et optimiser un plan de routage pour supporter le trafic dans le réseau:  Trouver un taux soutenable opérationnel pour le trafic entre source-destination  Maximiser le débit total du réseau  Prévoir les déconnexion du réseau et connecter les grappes disjoints en utilisant une positon approprié des « Aerial plateform »  Répondre les contraints de capacité des grappes AP- sol

22 Description du scenario  30 nœuds du sol (3 division avec 10 per un) bougent avec la vitesse entre 20-60mph en 500s  2 Aps:  Vitesse de croisière: 80-100mph, seuil de service: 7620m

23 Sortie: Couche MAC: Random access  Tous le débit total et le débit du plus mauvaise connexion sont augmentées avec le flux divisé obtenu par AD

24 Random access MAC layer: le retard  Parce que plus bas débit implique plus contention et gros file d’attente.  Maximiser le débit total est aussi de réduire le retard moyen

25 RA MAC layer: Temps de retard de le plus mauvaise connexion  Lors que « offered load » est augmente, le débit de la connexion le plus longue accroit a maximum et ensuit est tombées  Si le réseau marche en région de capacité, donc le debit augmente  Tandis que, « offered load » révèle, il y a plus de contention, alors, le débit se tombe

26 USAP Hard Scheduling  Le accroissement du débit total avec flux divisé choisi par Gradient projection

27 Carried Load vs Offered Load: USAP Hard Scheduling  Les débits totaux dans 2 cas saturent d’un valeur maximale lors que «offered load» est augmenté

28 USAP Soft Scheduling : Throughput time serie  Tous le débit total et le débit du plus mauvaise connexion sont augmentées avec le flux divisé obtenu par AD

29 Conclusion  On a introduit une methode numerique et un modele pour la designation et analyse de reseux sans fil multi-hops  Les couches de routage de MAC et PHY sont representes with un ensemble des equation interpendante  FPA est propose de trouver une solution consistant pour toutes equations et former un modele implicit de point fixee pour la performance de reseau

30 Reference  John S. Baras et al. Loss Network Models and Multiple Metric Performance Sensitivity Analysis for Mobile Wireless Multi-hop Networks. 2008

31 Merci de votre attention