IEEE 802.11 parameters adaptation for Performance enhancement in high density Wireless networks

Abstract

Nowadays, it is common to find wireless networks that are based on the IEEE 802.11 standard deployed in an unplanned and unmanaged manner. Moreover, because of the low hardware cost and, trying to obtain optimal coverage and performance, a large number of devices are usually installed in reduced spaces generating high-density deployments. This kind of networks experiment a myriad of problems (e.g., interference, medium access control, etc.) related with the shared nature of the transmission medium. In recent years, different physical-layer- and link-layer-adaptation mechanisms have been proposed to palliate those problems, however, their feedback-loop-based behaviour in a highly complex RF medium makes their performance hard to assess. In this work, we study the problems of high-density networks, experimentally evaluate some existing solutions and propose a new adaptation mechanism, PRCS, that tackles some common weakness of those solutions. PRCS control the transmit power, the data rate, and the carrier sense threshold of APs of a wireless network so as to mitigate the effects of interference in high-density deployments without causing unfairness between links. In simulation-based experiments, PRCS outperforms similar existing mechanisms in various scenarios and in a particular scenario, where most mechanisms fail, duplicates global network throughput.

En la actualidad, es muy común encontrar redes inalámbricas basadas en el estándar IEEE 802.11 desplegadas de manera no planificada ni gestionada. Además, debido al bajo costo de los dispositivos y con la intención de obtener una cobertura y rendimiento óptimos, un gran número de dispositivos son instalados en espacios reducidos, generado despliegues de alta densidad. Este tipo de redes experimentan una gran variedad de problemas (por ej., interferencia, control de acceso al medio, etc.) relacionados con el hecho de que utilizan un medio de transmisión compartido. En los últimos años, diferentes mecanismos de adaptación de parámetros de la capa física y de enlace han sido propuestos con el objetivo de mitigar estos problemas. Estas soluciones adaptan parámetros tales como la potencia de transmisión o la tasa de transmisión. En este trabajo, estudiamos los problemas de las redes inalámbricas de alta densidad, evaluamos mediante experimentos algunas de las soluciones existentes y proponemos un nuevo mecanismo de adaptación, PRCS, que aborda algunas de las debilidades de estas soluciones. PRCS controla la potencia de transmisión, la tasa de transmisión y el umbral del mecanismo de sensado de portadora de los puntos de acceso de una red inalámbrica. El objetivo de este mecanismo es mitigar los efectos de la interferencia en despliegues de alta densidad sin causar asimetrías entre los enlaces. En experimentos basados en simulaciones, mostramos que PRCS supera a los mecanismos existentes en varios escenarios y, en un escenario en particular donde la mayoría de los mecanismos fallan, duplica el rendimiento global de la red.