Selección de access point en redes inalámbricas 802.11 garantizando mínima QoS

Access point Selection in 802.11 Wireless Networks Guaranteeing Minimum QoS

En este artículo se presentan los resultados de la investigación realizada para abordar el problema de asociación de un usuario a un access point inalámbrico (AP) en una red 802.11 multicelda, en la cual se presta servicio a un gran número de usuarios; cada usuario de forma egoísta se conecta al access point que le permite garantizar una mínima tasa de transferencia de información, determinada de manera arbitraria por el servicio requerido por el usuario. Para ello, se modelan las interacciones en la red inalámbrica como un juego no cooperativo, posteriormente se introduce el concepto de equilibrio de satisfacción (ES) y se propone el algoritmo que permite resolver el problema de asociación bajo el concepto de ES; finalmente se ilustran los resultados de simulación obtenidos en un escenario de red donde por simplicidad y sin perder generalidad se asumen dos usuarios y dos puntos de acceso.

1 INTRODUCCIÓN

En la última década, la teoría de juegos ha jugado un papel central en el análisis de muchos problemas relacionados con la asignación de recursos de radio en redes inalámbricas. De igual manera, el problema de proveer calidad del servicio (QoS) puede ser modelado como un juego no cooperativo, asumiendo que los dispositivos de radio (jugadores) de manera autónoma pueden establecer su configuración de transmisión (acciones) para maximizar de forma egoísta su propio nivel de calidad de servicio (función de utilidad). Como consecuencia, el concepto de equilibrio introducido por Nash en [1] ha sido ampliamente utilizado.

Recientemente, en [2] se ha formalizado un nuevo concepto de equilibrio para un determinado tipo de limitaciones. En dicho trabajo, a este tipo de equilibrio se lo denomina equilibrio satisfacción (SE). En este caso, el SE representa cualquier estado de la red en el cual los transmisores satisfacen sus requerimientos de calidad de servicio, independientemente de cual sea el nivel de calidad de servicio alcanzado (sea o no el máximo nivel).

En orden a que el acceso a redes 802.11 compromete a múltiples usuarios (jugadores), cada uno de ellos con intereses egoístas, la teoría de juegos es una herramienta apropiada para el estudio de este tipo de sistemas. Específicamente, la teoría de juegos ha sido utilizada para analizar topologías de redes [3], [4], enrutamiento de paquetes [5], [6] y [7] y protocolos de transporte [8].  En el área de las comunicaciones inalámbricas, la teoría de juegos se ha utilizado para analizar una gran variedad de problemas entre los cuales se encuentran enrutamiento multisalto [9] y [10], control de potencia [11] y [12], incentivos de participación [13] y valor del acceso inalámbrico [14], [15] y [16].