Analysis and simulation of Wireless Networks, IEEE 802.11ax DL

Abstract

Treball de fi de grau en Telemàtica

Tutor: Boris Bellalta

Since the beginning of the 21th century, wireless networks have played a very important role until today, and thanks to this technology, millions of people can connect daily to the Internet. Also, this will be more important as a consequence of the arrival of emerging technologies such as Internet of Things (IoT), where a significant increase in Internet traffic is expected. From here our thesis is born, where we will study the different behaviors of multiple Wireless Local Area Networks (WLAN), in downlink (DL) traffic. First of all, we have developed a graphical interface in Java which allows us to create the network that we want to study, being able to edit it and assigning the desired features. Next, all the data of the network are sent to the algorithm through a Transmission Control Protocol (TCP) connection, which is located in a Server in order to be able to offer its services to multiple clients at the same time. The algorithm is also implemented in Java and it applies all the parameters of IEEE 802.11ax with a channel bandwidth of 20 MHz. It offers three types of simulation which are chosen in the graphical interface, thus allowing the user to observe how the behavior of the network varies depending on each case. The algorithm analyzes each network and tries to find a balance that allows the good performance of it. We obtain evidence that with a system of multiple interfaces, the algorithm is able to handle better the DL traffic since it applies BSS Coloring separating in different channels the APs that are among them, which allows that the number of users can increase without affecting the yields of existing users. All the calculated data is returned to the graphical interface and this one represents them in graphics. We conclude the algorithm allows better performance of the network, as well as access points (AP) and users.

Des de començaments del s.XXI, les xarxes Wi-Fi han tingut un paper molt important fins a dia d’avui, on gràcies a aquesta tecnologia, milions de persones es connecten cada dia a Internet des de casa. Addicionalment, aquesta tindrà més importància en conseqüència de l’arribada de tecnologies emergents com Internet of Things (IoT), on es preveu un augment significatiu del tràfic a Internet. D’aquí és d’on neix la nostra tesis, on estudiarem els diferents comportaments de les xarxes sense fils. En primer lloc, hem desenvolupat una interfície gràfica en Java la qual ens permet crear la xarxa que es vol estudiar, podent editar-la i assignant les característiques desitjades. Seguidament totes les dades de la xarxa són enviades a l’algoritme a través d’una connexió TCP, el qual està situat en un Servidor per tal de poder oferir els seus serveis a múltiples clients a la vegada. L’algoritme també està implementat en Java i aquest aplica tots els paràmetres del nout protocol IEEE 802.11ax amb un ample de banda de canal de 20 MHz. Ofereix tres tipus de simulació les quals són escollides en la interfície gràfica, fent doncs que l’usuari pugui observar com varia el comportament de la xarxa en funció de cada cas. L’algoritme analitza cada xarxa i intenta trobar un equilibri que permeti el bon rendiment d’aquesta. Obtenim evidències que amb un sistema de múltiples interfícies, l’algoritme és capaç de gestionar millor el tràfic de baixada ja que aplica BSS Coloring separant en diferents canals els APs que es veuen entre ells, fet que permet que el nombre d’usuaris pugui augmentar sense afectar els rendiments dels usuaris que ja hi eren. Totes les dades calculades són retornades a la interfície gràfica i aquesta les representa en gràfiques. Concloem que l’algoritme permet un millor rendiment de la xarxa, així com dels acces points (AP) i dels usuaris.