Evaluación de algoritmos Cross-Layer para la optimización de sistemas de comunicaciones inalámbricas

Abstract

El proyecto tiene como objetivo principal el estudio de técnicas Cross-layer para optimizar el rendimiento de las redes inalámbricas en modo ad-hoc, a partir del estándar IEEE 802.11. El principio de funcionamiento de las técnicas Cross-layer se basa en el intercambio de información entre las capas del modelo OSI que forman el sistema de comunicaciones, para mejorar su rendimiento. De cara a realizar este estudio se ha implementado un software en el lenguaje de programación C++, que ha permitido simular el comportamiento de un sistema de comunicaciones inalámbricas basadas en el estándar 802.11, con el protocolo de acceso al canal MACA, obteniendo así el sistema de referencia. Se ha estudiado el comportamiento del sistema de referencia incluyendo la aplicación de las técnicas Cross-layer propuestas. Ha sido definido un escenario de estudio que incluye un modelo de canal de comunicaciones inalámbricas, nodos móviles y la implementación del protocolo MAC, CSMA/CA con RTS/CTS. Cada uno de ellos presenta unas características que se han intentado asemejar lo máximo al caso real, empleando los valores del estándar IEEE 802.11b. Tras diseñar y simular diversos casos de estudio, se ha analizado el comportamiento del sistema frente a cada una de las técnicas Cross-layer propuestas y se ha comprobado mejoras en el rendimiento del sistema. El descenso del retardo de transmisión, el aumento del throughput del sistema o el ahorro del consumo de energía de los nodos son las aportaciones más destacadas que aportan estas técnicas al sistema. Finalmente, se ha comprobado que las técnicas Cross-layer aumentan el rendimiento del sistema bajo diversos protocolos de capa MAC, como Aloha y MACA, considerándose apropiada la aplicación de estas en diseños de redes inalámbricas distribuidas reales.