Search

Projecte final de carrera fet en col.laboració amb Aalborg University i Nokia Siemens Networks English: The impact that WiFi networks have on today's society has been growing significantly during recent years. As a consequence, the number of devices and systems that give support to this technology nowadays is increasing exponentially. Only a limited number of investigations have been carried out on pushing forward the limits of WiFi. Nevertheless, mobile operators have started envisioning WiFi as a system which may give support to the mobile cellular networks as an offloading solution for part of the traffic they have to deal with. This work focuses on evaluating WiFi performance and behavior in medium and large scale deployments. Furthermore, we propose an algorithm for dynamic channel selection that can improve WiFi performance in congested areas. Results show an improvement in networks where dynamic channel selection is used. Castellano: El impacto que las redes WiFi tienen en la sociedad actual ha crecido significante durante los últimos años. Como consecuencia, el numero de dispositivos y sistemas que dan soporte a esta tecnología hoy en día esta creciendo exponencialmente. Solo un número limitado de investigaciones se han llevado a cabo en el impulso de los limites de WiFi. Sin embargo, los operadores móviles, han comenzado a pensar en como WiFi puede dar soporte como solución de descarga a las redes móviles celulares. El enfoque de este proyecto es en evaluar el rendimiento y comportamiento de WiFi en implementaciones de mediana y larga escala. Además, se propone un algoritmo para selección dinámica de canal que puede mejorar el rendimiento de WiFi en áreas congestionadas. Los resultados obtenidos muestran una mejora en el rendimiento de las redes cuando el mecanismo de selección dinámica de canal es utilizado. Català: L'impacte que les xarxes WiFi tenen en la societat actual ha crescut significant durant els últims anys. Com a conseqüència, el nombre de dispositius i sistemes que donen suport a aquesta tecnologia avui en dia està creixent exponencialment. Només un nombre limitat d'investigacions s'han dut a terme en l'impuls dels límits de WiFi. No obstant això, els operadors mòbils, han començat a pensar en com WiFi pot donar suport com a solució de descàrrega a les xarxes mòbils cel lulars. L'enfocament d'aquest projecte és en avaluar el rendiment i comportament de WiFi en implementacions de mitjana i llarga escala. A més, es proposa un algorisme per selecció dinàmica de canal que pot millorar el rendiment de WiFi en àrees congestionades. Els resultats obtinguts mostren una millora en el rendiment de les xarxes quan el mecanisme de selecció dinàmica de canal és utilitzat.

Research on intelligent and reconfigurable wireless systems is in continuous evolution. Nevertheless, in order to fix some keystones, more and more researchers are entering the idea of research-oriented test beds. Unfortunately, it is very difficult for a wide number of research groups to start with their own set up, since the potential costs and efforts could not pay back in term of expected research results. Software Defined Radio solutions offer an easy way to communication researchers for the development of customized research test beds. While several hardware products are commercially available, the software is most of the times open source and ready to use for third party users. Even though the software solution developers claim complete easiness in the development of custom applications, in reality there are a number of practical hardware and software issues that research groups need to face, before they are up and running in generating results. With this chapter we would like to provide a tutorial guide, based on direct experience, on how to enter in the world of test bed-based research, providing both insight on the issues encountered in every day development, and practical solutions. Finally, an overview on common research-oriented software products for SDR development, namely GNU Radio, Iris, and ASGARD, will be provided, including how to practically start the software development of simple applications. Finally, best practices and examples of all the software platforms will be provided, giving inspiration to researchers on how to possibly build their own customized systems.

Projecte realitzat en el marc d’un programa de mobilitat amb Nokia Siemens Networks (NSN) i Aalborg Universitet (AAU) Títol alternatiu emprat a la intranet docent de l'ETSETB: "Analysis of WiFi deployments applying Interference Rejection" [ANGLÈS] WiFi networks play an integral and essential role in the wireless communications of today's interconnected world. Originally introduced in 1997, the IEEE 802.11 standard has come a long way since its original specifications. Introducing a wide array of improvements and innovative features with each revision, WiFi has stayed the de facto Wireless Local Area Network technology for more than 15 years since its introduction. Unfortunately, with the spectrum being a limited resource, and the Industrial, Scientific and Medical (ISM) radio bands in which WiFi works being already congested, the prevalence and ubiquity of WiFi has lead to a situation of overcrowding. As the adoption and number of users of WiFi technologies keep increasing, this problem of medium efficiency will become more and more problematic. Introduced in this thesis is the Interference Aware Medium Access Control (IAMAC), an improvement over the current medium access specified in the standard. The proposed mechanism makes use of interference rejection and coordination between the nodes in the system to drastically increase the medium efficiency of WiFi networks in dense deployments. With results showing and increase of up to 210% in the achieved goodput and a reduction of up to a 90% of a node's deferring time, our system shows promise for dealing with the problem of medium efficiency in dense deployments of WiFi systems. [CASTELLÀ] Las redes WiFi desempeñan un papel integral y esencial en las comunicaciones inalámbricas del interconectado mundo de hoy en día. Introducido originalmente en 1997, el estándar IEEE 802.11 ha recorrido un largo camino desde sus especificaciones originales. A través de la introducción de una amplia gama de mejoras y características innovadoras con cada revisión, WiFi se ha mantenido como la tecnología de red de área local inalámbrica de facto por los hace más de 15 años desde su introducción. Desafortunadamente, siendo el espectro un recurso limitado, y la banda Industrial, Científica y Médica (ISM) en la que trabaja WiFi estando ya severamente utilizada, la prevalencia de WiFi ha dado lugar a una situación de congestión. Así como la adopción y el número de usuarios de las tecnologías WiFi siguen aumentando, este problema de eficiencia del medio será cada vez más problemático. Introducido en este tesis es el Interference Aware Medium Access Control (IAMAC), una mejora respecto al actual mecanismo de acceso al medio especificado en el estándar. El mecanismo propuesto hace uso de rechazo de interferencia y coordinación entre los nodos del sistema para incrementar drásticamente la eficiencia del medio de las redes WiFi en despliegues densos. Con resultados mostrando un incremento de hasta el 210% en el goodput logrado y una reducción de hasta el 90% del tiempo el el que un nodo se encuentra difiriendo, nuestro sistema se muestra prometedor para tratar el problema de la eficiencia del medio en despliegues densos de sistemas WiFi. [CATALÀ] Les xarxes WiFi tenen un paper integral i essencial en les comunicacions sense fils del interconnectat món d'avui en dia. Introduït originalment en 1997, l'estàndard IEEE 802.11 ha recorregut un llarg camí des de les seves especificacions originals. A través de la introducció d'una àmplia gamma de millores i característiques innovadores amb cada revisió, WiFi s'ha mantingut com la tecnologia de xarxa d'àrea local sense fils de facto per els més de 15 anys des de la seva introducció. Desafortunadament, essent l'espectre un recurs limitat, i la banda Industrial, Científica i Mèdica (ISM) en la que treballa WiFi essent ja severament utilitzada, la prevalença de WiFi ha donat lloc a una situació de congestió. Així com l'adopció i el nombre d'usuaris de les tecnologies WiFi segueixen augmentant, aquest problema d'eficiència del medi serà cada vegada més problemàtic. Introduït en aquesta tesis és el Interference Aware Medium Access Control (IAMAC), una millora respecte a l'actual mecanisme d'accés al medi especificat en l'estàndard. El mecanisme proposat fa ús de rebuig d'interferència i coordinació entre els nodes del sistema per incrementar dràsticament la eficiència del medi de les xarxes WiFi en desplegaments densos. Amb resultats mostrant un augment de fins al 210% en el goodput aconseguit i una reducció de fins al 90% del temps que un node es troba diferint, el nostre sistema se mostra prometedor per tractar el problema de la eficiència del medi en desplegaments densos de sistemes WiFi.

Projecte final de carrera fet en col.laboració amb Nokia Siemens Networks The requirements of the International Telecommunication Union (ITU) for the 4th generation of mobile devices raised up to 100 Mbps for high and 1Gbps for low mobility conditions. Reaching such challenging targets requires the deployment of picocells and femtocells. These techniques permit to achieve large cell capacity but also lead to di culties in terms of interference. The GRACE algorithm, based on Cognitive Radio and Game Theory, has shown a fair balance between cell capacity and outage as well as short convergence time, low complexity and easy scalability. The aim of this work is to find an e cient power control algorithm that fits GRACE these goals. Therefore, a study of Cognitive Radio, Game Theory and Power Control algorithms is developed and a new power control algorithm is proposed. The simulation results show that the Fractional Power Control can increase notably the outage performance and the energy saving to the mobile devices.

[ANGLÈS] When we refer to wireless communications, Wi-Fi quickly comes to our minds despite that the first Wi-Fi standard appeared over 15 years ago. In these 15 years, the standard has evolved a lot, bringing high throughput communications, QoS support, and many other features that granted Wi-Fi a wide footprint. Today, operators and network equipment vendors see Wi-Fi as part of a bigger picture, a powerful and robust Quality of Service (QoS) oriented network. Unfortunately, despite of the QoS benefits introduced in Wi-Fi by the 802.11e amendment, these improvements are not enough when combined with the aggregation mechanisms brought by the 802.11n High Throughput amendment. This lack of performance is where our thesis' study is focused and so we try to improve the throughput and delay presented by Wi-Fi QoS-enabled networks by introducing a Smart Aggregation mechanism. As described in this thesis, our Smart Aggregation mechanism serves not only as an improvement to the Wi-Fi MAC layer but also works as an adaptive mechanism for a set of aggregation features. In our implementation, it is proven that the proposed Smart Aggregation solution improves the MAC layer performance under certain conditions, while it does not degrade the performance of Wi-Fi 802.11e stations in the rest of the situations. In other words, we have demonstrated that in a large deployment of Wi-Fi networks we may actually improve the Best Effort goodput almost a 250% while barely affecting the goodput for the other access categories when compared to the 802.11e standard compliant stations. [CASTELLÀ] Cuando nos referimos a las comunicaciones inalámbricas, Wi-Fi llega rápidamente a nuestras mentes, a pesar de que el primer estándar Wi-Fi apareció hace 15 años. En estos 15 años, el estándar ha evolucionado mucho, dando soporte a comunicaciones de alto rendimiento, soporte QoS, y muchas otras características que han hecho que el sistema Wi-Fi deje huella. Hoy en día, los operadores y proveedores de equipos de red Wi-Fi ven el sistema como una potente y robusta red orientada a dar calidad de servicio (QoS). Desafortunadamente, a pesar de los beneficios introducidos por la QoS en Wi-Fi gracias a la corrección 802.11e, estas mejoras no son suficientes cuando se combina con el mecanismo de agregación presentado por la corrección 802.11n. Esta falta de rendimiento es donde centramos el estudio de nuestra tesis, para intentar mejorar el rendimiento y la demora presentada por Wi-Fi cuando la QoS está presente, y lo hacemos mediante la introducción de un mecanismo de agregación inteligente. Como se ha descrito en esta tesis, nuestro mecanismo de agregación inteligente no sólo es una mejora de la capa MAC de Wi-Fi, sino que también funciona como un mecanismo adaptativo para un conjunto de características de agregación. En nuestra implementación, se demuestra que nuestro mecanismo mejora el rendimiento de la capa MAC en determinadas condiciones, mientras que no degrada el rendimiento de estaciones 802.11e en el resto de situaciones. En otras palabras, hemos demostrado que en un gran despliegue de redes Wi-Fi, mejoramos el rendimiento del tráfico de tipo Best Effort casi un 250% sin afectar a penas el resto de categorías, en comparación con las estaciones estándar. [CATALÀ] Quan ens referim a les comunicacions inalàmbriques, Wi-Fi arriba ràpidament a les nostres ments, tot i que el primer estàndard Wi-Fi va aparèixer fa 15 anys. En aquests 15 anys, l'estàndard ha evolucionat molt, donant suport a comunicacions d'alt rendiment, suport QoS, i moltes altres característiques que han fet que el sistema Wi-Fi deixi empremta. Avui dia els operadors i proveïdors d'equips de xarxa Wi-Fi veuen el sistema com una potent i robusta xarxa orientada a donar qualitat de servei (QoS). Desafortunadament, tot i els beneficis introduïts per la QoS en Wi-Fi gràcies a la correcció 802.11e, aquestes millores no són suficients quan es combina amb el mecanisme d'agregació presentat per la correcció 802.11n. Aquesta falta de rendiment és on centrem l'estudi de la nostra tesi, per intentar millorar el rendiment i la demora presentada per Wi-Fi quan la QoS és present, i ho fem mitjançant la introducció d'un mecanisme d'agregació intel·ligent. Com s'ha descrit en aquesta tesi, el nostre mecanisme d'agregació intel·ligent no només és una millora de la capa MAC de Wi-Fi, sinó que també funciona com un mecanisme adaptatiu per a un conjunt de característiques d'agregació. En la nostra implementació, es demostra que el nostre mecanisme millora el rendiment de la capa MAC en determinades condicions, mentre que no degrada el rendiment d'estacions 802.11e en la resta de situacions. En altres paraules, hem demostrat que en un gran desplegament de xarxes Wi-Fi, millorem el rendiment del trànsit de tipus Best Effort gairebé un 250% sense afectar a penes la resta de categories, en comparació amb les estacions estàndard.

Projecte realitzat en el marc d’un programa de mobilitat amb Nokia Siemens Networks (NSN) i Aalborg Universitet (AAU) Títol alternatiu emprat a la intranet docent de l'ETSETB: "Analysis of WiFi deployments applying Interference Rejection" [ANGLÈS] WiFi networks play an integral and essential role in the wireless communications of today's interconnected world. Originally introduced in 1997, the IEEE 802.11 standard has come a long way since its original specifications. Introducing a wide array of improvements and innovative features with each revision, WiFi has stayed the de facto Wireless Local Area Network technology for more than 15 years since its introduction. Unfortunately, with the spectrum being a limited resource, and the Industrial, Scientific and Medical (ISM) radio bands in which WiFi works being already congested, the prevalence and ubiquity of WiFi has lead to a situation of overcrowding. As the adoption and number of users of WiFi technologies keep increasing, this problem of medium efficiency will become more and more problematic. Introduced in this thesis is the Interference Aware Medium Access Control (IAMAC), an improvement over the current medium access specified in the standard. The proposed mechanism makes use of interference rejection and coordination between the nodes in the system to drastically increase the medium efficiency of WiFi networks in dense deployments. With results showing and increase of up to 210% in the achieved goodput and a reduction of up to a 90% of a node's deferring time, our system shows promise for dealing with the problem of medium efficiency in dense deployments of WiFi systems. [CASTELLÀ] Las redes WiFi desempeñan un papel integral y esencial en las comunicaciones inalámbricas del interconectado mundo de hoy en día. Introducido originalmente en 1997, el estándar IEEE 802.11 ha recorrido un largo camino desde sus especificaciones originales. A través de la introducción de una amplia gama de mejoras y características innovadoras con cada revisión, WiFi se ha mantenido como la tecnología de red de área local inalámbrica de facto por los hace más de 15 años desde su introducción. Desafortunadamente, siendo el espectro un recurso limitado, y la banda Industrial, Científica y Médica (ISM) en la que trabaja WiFi estando ya severamente utilizada, la prevalencia de WiFi ha dado lugar a una situación de congestión. Así como la adopción y el número de usuarios de las tecnologías WiFi siguen aumentando, este problema de eficiencia del medio será cada vez más problemático. Introducido en este tesis es el Interference Aware Medium Access Control (IAMAC), una mejora respecto al actual mecanismo de acceso al medio especificado en el estándar. El mecanismo propuesto hace uso de rechazo de interferencia y coordinación entre los nodos del sistema para incrementar drásticamente la eficiencia del medio de las redes WiFi en despliegues densos. Con resultados mostrando un incremento de hasta el 210% en el goodput logrado y una reducción de hasta el 90% del tiempo el el que un nodo se encuentra difiriendo, nuestro sistema se muestra prometedor para tratar el problema de la eficiencia del medio en despliegues densos de sistemas WiFi. [CATALÀ] Les xarxes WiFi tenen un paper integral i essencial en les comunicacions sense fils del interconnectat món d'avui en dia. Introduït originalment en 1997, l'estàndard IEEE 802.11 ha recorregut un llarg camí des de les seves especificacions originals. A través de la introducció d'una àmplia gamma de millores i característiques innovadores amb cada revisió, WiFi s'ha mantingut com la tecnologia de xarxa d'àrea local sense fils de facto per els més de 15 anys des de la seva introducció. Desafortunadament, essent l'espectre un recurs limitat, i la banda Industrial, Científica i Mèdica (ISM) en la que treballa WiFi essent ja severament utilitzada, la prevalença de WiFi ha donat lloc a una situació de congestió. Així com l'adopció i el nombre d'usuaris de les tecnologies WiFi segueixen augmentant, aquest problema d'eficiència del medi serà cada vegada més problemàtic. Introduït en aquesta tesis és el Interference Aware Medium Access Control (IAMAC), una millora respecte a l'actual mecanisme d'accés al medi especificat en l'estàndard. El mecanisme proposat fa ús de rebuig d'interferència i coordinació entre els nodes del sistema per incrementar dràsticament la eficiència del medi de les xarxes WiFi en desplegaments densos. Amb resultats mostrant un augment de fins al 210% en el goodput aconseguit i una reducció de fins al 90% del temps que un node es troba diferint, el nostre sistema se mostra prometedor per tractar el problema de la eficiència del medi en desplegaments densos de sistemes WiFi.