Spectral Efficiency Regions Associated to Satisfaction of QoS Based Bandwidth Strategies

Regiones de eficiencia espectral asociadas a satisfacción de QoS basadas en estrategias de ancho de banda

Este artículo presenta los resultados del estudio de la identificación de las regiones de eficiencia espectral que satisfacen los requerimientos de calidad del servicio (QoS) basados en restricciones de ancho de banda en redes basadas en el estándar IEEE 802.11 multicelda. Este problema es abordado desde la perspectiva de la teoría de juegos para la canalización definida en 802.11g, y considerando solamente los canales no traslapados. Para la solución del juego se introducen los conceptos de Equilibrio de Nash (NE), Equilibrio de Satisfacción (ES) y Equilibrio Eficiente de Satisfacción (ESE) proponiendo un algoritmo que permite identificar las regiones de capacidad que satisfacen la QoS requerida por un usuario. Particularmente, en este juego se busca la solución que permita garantizar la tasa de transferencia de información requerida por un usuario en la red minimizando los recursos (ancho de banda) requeridos, permitiendo maximizar la cantidad de usuarios que pueden asociarse a un AP en la red. En el escenario planteado, se verifica que los diferentes equilibrios NE, ES y ESE dependen directamente de las condiciones de ganancia del canal.

1 INTRODUCCIÓN

Uno de los problemas a los cuales se enfrentan las tecnologías de acceso inalámbrico es la forma en la cual los terminales de usuario realizan la selección del punto de acceso (AP) al cual se conectan, dado que el mecanismo de asociación utilizado no garantiza satisfacer las necesidades de calidad del servicio (QoS) requeridas por el usuario, generalmente, el mecanismo implementado de asociación de un terminal de usuario a un AP se realiza mediante la selección del AP desde el cual el usuario perciba un mayor nivel de potencia o en su defecto, el AP que se encuentre más cercano 1),(2; sin embargo, no siempre el AP más cercano o del cual se percibe un mayor nivel de potencia es el adecuado para garantizar QoS desde la perspectiva del ancho de banda disponible que permita garantizar una tasa de transferencia de información requerida para un servicio, esto hace que si

todos los usuarios presentes en un área geográfica, toman la decisión de selección de AP bajo el criterio de mayor potencia recibida o menor distancia, realizarán su conexión a un mismo AP, haciendo que este se congestione y no opere a su capacidad aparente 2, generando situaciones no deseadas como son la reducción del ancho de banda disponible por usuario, incremento de la interferencia, pérdida de paquetes, incremento de los tiempos de retardo y en general degradación de la calidad del servicio (QoS)1),(3. De esta forma, la asociación entre usuarios y APs es de gran importancia en el funcionamiento de este tipo de redes, es por ello que un gran número de trabajos se han enfocado en este problema 4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11.

Por lo anterior, identificar las regiones de eficiencia espectral en las cuales se satisface la QoS basado en restricciones de tasa de transferencia de información, es un aspecto relevante que permitirá un mejor aprovechamiento de los recursos radio disponibles, adicionalmente, la formulación de un algoritmo eficiente que permita satisfacer las necesidades de QoS en términos de la mínima capacidad requerida basada en restricciones de ancho de banda, permitirá mejorar los mecanismos actualmente utilizados de seleccióde AP.