پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی فناوری اطلاعات گرایش شبکه‌های کامپیوتری

 

                                                                                                                                       عنوان:

 

ارائه یک روش تجمیع فریم با هدف بهبود کیفیت سرویس در شبکه‌های محلی بی‌سیم پرسرعت و پیاده‌سازی و ارزیابی آن بر روی یک بستر آزمایشی

 

استاد راهنما:

دکتر محمد نصیری

 

استاد مشاور:

دکتر سید وحید ازهری

 

داوران:

دکتر مهدی عباسی

دکتر محرم منصوری زاده

 

پژوهشگر:

محمدحسن داعی

 

 

 

یکشنبه 24 بهمن ماه ساعت 11:30

آمفی تئاتر دانشکده مهندسی

 

 

امروزه با گسترش سریع وسایل ارتباطی همراه و از طرف دیگر اختصاص بخش اعظمی از ترافیک اینترنت به ارتباطات ویدئویی، فراهم‌آوری کیفیت خدمات (QoS) به یکی از مباحث چالش‌برانگیز در شبکه‌های بی‌سیم پرسرعت تبدیل شده است. یکی از کلیدی‌ترین عوامل استفاده‌شده برای تحقق کیفیت خدمات، تجمیع فریم در لایه کنترل دسترسی است. روش‌های متعددی برای تنظیم و کنترل تجمیع فریم معرفی شده‌اند که اغلب آن‌ها در محیط‌های شبیه‌سازی مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. حال آن‌که به علت ماهیت رسانه بی‌سیم در شرایط واقعی به‌ویژه نوسان‌های موجود، تجمیع فریم می‌تواند تأثیرات کاملاً متفاوتی به همراه داشته باشد. علاوه بر این، پیاده‌سازی‌ روش‌های فوق در هسته لینوکس، اغلب، غیرمتمرکز، غیرپویا و در برخی موارد وابسته به درایور و ناقص است. در این پایان‌نامه، ابتدا یک ساختار متمرکز، منعطف و پویا جهت تسهیل پیاده‌سازی روش‌های مختلف بهبود کیفیت خدمات در زیرلایه کنترل دسترسی برای شبکه‌های بی‌سیم ارائه می‌گردد. بنابراین می‌توان روش‌های مختلف تجمیع فریم، مدیریت و زمان‌بندی‌ صف و نیز نگاشت بسته‌ها به صفوف اولویت‌دار را بر روی این ساختار پیاده‌سازی کرده و عملکرد هر کدام را ارزیابی و مقایسه نمود. پیاده‌سازی ساختار فوق به شکل یک زیرلایه در هسته لینوکس انجام شده است. در ادامه، یک روش نوین برای کنترل تجمیع فریم و زمان‌بندی ارسال با تضمین کیفیت خدمات ارائه می‌شود. این روش پیشنهادی که بر مبنای ظرفیت مؤثر و با کمک کنترل‌کننده PID طراحی شده است، برای عملکرد خود به جزئیات فیزیکی رسانه ارتباطی نیاز نخواهد داشت. به منظور ارزیابی، علاوه بر روش پیشنهادی، دو روش دیگر به نام‌های Deadline و EDF در هسته لینوکس پیاده‌سازی شده و در شرایط واقعی مقایسه شده‌اند. نتایج ارزیابی‌‌ بیان‌گر آن است که روش پیشنهادی (PID)، نه‌تنها توانسته تا حدود 15 درصد از ظرفیت کانال را کمتر اشغال کند بلکه متوسط تأخیر در حدود یک‌چهارم مقدار حداکثر، ثابت مانده است. علاوه بر این، روش پیشنهادی، در حالت ترافیک سنگین، همچون قبل و با احتمال تخطی تأخیر (DVP) کاملاً صفر عمل کرده است؛ این در حالی است که دو روش دیگر در این شرایط با افزایش تأخیر و احتمال تخطی بیشتر از 60 درصد، به‌طور کامل در فراهم‌آوری کیفیت خدمات با شکست مواجه می‌شوند.

 

Abstract—Providing QoS (Quality of Service) is one of the key issues in high-speed wireless networks. On the one hand, there are a variety of potential methods for improving QoS, especially at the MAC (Medium Access Control) sub-layer. On the other hand, the implementation of such methods are often driver-dependent and spread across the Linux kernel, making them hard to be tailored. This paper presents a generic, flexible and extendable design framework in order to facilitate the implementation of different QoS methods in the MAC sub-layer of IEEE 802.11 networks. Moreover, the proposed design framework allows various methods including frame aggregation, queue management, scheduling and mapping of packets onto ACs (Access Categories) to be implemented fairly easily. This paper demonstrates the design framework by proposing and evaluating a frame aggregation method based on A-MPDU. The results show 30% improvement in throughput in comparison with the default behavior of ath9k driver for IEEE 802.11n.

Keywords-High-speed Wireless LAN; Quality of service (QoS); Testbed; IEEE 802.11n; Frame Aggregation

 

نام و نام خانوادگی: محمدحسن داعی

محل تولد: کاشان

آدرس پست الکترونیکی: mh.daei [at] gmail.com

 

کارشناسی: مهندسی کامپیوتر، گرایش سخت افزار - دانشگاه صنعتی همدان - معدل: 18.12

کارشناسی ارشد: مهندسی فناوری اطلاعات، گرایش شبکه­های کامپیوتری - دانشگاه بوعلی سینا - معدل (بدون پایان­نامه):  18.79(رتبه اول) – سهیمه استعداد درخشان

 

مقالات:

1-     محمدحسن داعی، محمد نصیری، سید وحید ازهری، "ارائه و پیاده­سازی یک ساختار منعطف در بستر واقعی جهت ارزیابی روش­های بهبود QoS در شبکه­های بی­سیم"، در هشتمین کنفرانس بین المللی فناوری اطلاعات و دانش، همدان، دانشگاه بوعلی سینا، 1395.

2-     محمدحسن داعی، محمد نصیری، سید وحید ازهری، "پیاده­سازی و ارزیابی روش تجمیع­فریم PID در شبکه­های 802.11n بر­روی بستر واقعی"، در بیست و دومین کنفرانس انجمن کامپيوتر ایران، تهران، دانشگاه صنعتی شریف، 1395.