Análisis de los resultados obtenidos para la validación de la capa MAC

Se utilizó el modelo analítico como base para la validación de la capa MAC, en específico la métrica de paquetes perdidos. Para realizar la validación se consideró el tráfico de un ECG de 12 kbps junto con dos esquemas de empaquetamiento, uno de tamaño pequeño y otro de tamaño grande que contenga la mayor cantidad de muestras posibles dentro de una trama IEEE 802.15.4:

 Empaquetado pequeño: 31 bytes de la trama (18 bytes de carga útil) el cual contiene 3 muestras de cada canal del ECG.

 Empaquetado grande: 115 bytes de la trama (102 bytes de carga útil) el cual contiene 17 muestras de cada canal del ECG.

Una de las métricas más importantes que deben de considerarse en el despliegue de este tipo de redes es la probabilidad de paquetes descartados. Esta probabilidad solamente considera las pérdidas causadas por el mecanismo de acceso al medio al no poder realizar la transmisión de la trama en cuestión al detectar el canal ocupado macMaxCSMABackoffs + 1 veces. Esta métrica se puede obtener mediante los tres elementos de la validación (modelo analítico, simulación e implementación). Adicional a esto, también se evalúa la métrica de paquetes perdidos para la simulación e implementación. La tasa de paquetes perdidos se define como el número de paquetes recibidos en el resumidero entre el número total de paquetes generados por los nodos transmisores de la PAN.

Para realizar un mejor análisis de los resultados de esta sección, la tabla 6 se definen las características del tráfico generado por nodo. Se puede observar las diferencias de tráfico para los dos esquemas de empaquetamiento. Para el esquema de paquetes pequeños es necesario enviar una mayor cantidad de paquetes por segundo y debido a que cada paquete que se genera debe llevar los campos de los encabezados, tiene como consecuencia una mayor cantidad de bits generados por segundo que a su vez aumenta el tráfico total generado por nodo. El sobreencabezado que genera este esquema de empaquetamiento representa el 72% del tráfico del ECG, dando un total de 20.666 kbps de tráfico que genera cada nodo. Por otra parte, el esquema de empaquetamiento pequeño genera 14.70 paquetes por segundo; esto representa únicamente 1.5 kbps de sobreencabezado, dando un total de 13.5288 kbps de tráfico que genera cada nodo.

A partir de esta tabla se pueden ver las diferencias entre los esquemas de empaquetamiento y como el sobreencabezado puede afectar el desempeño de la red. La diferencia entre los esquemas de empaquetamiento es de 7.13 kbps de sobreencabezado por nodo, lo que puede implicar un desperdicio de los recursos que ofrece la red.

Tabla 6.Parámetros del tráfico generado.

Parámetros ECC

@12kbps Paquetes 31 bytes Paquetes de 115 bytes

Payload 18 bytes 102 bytes

Paquetes/seg 83.33 14.70

Encabezado MAC 13 bytes 13 bytes

Sobreencabezado

MAC 8666.32 bps (72%) 1528.8 bps (12%)

Tráfico total x nodo 20.666 kbps 13.5288 kbps

En la figura 23 se aprecia que el esquema de empaquetamiento que presenta un mejor desempeño es el que corresponde a los paquetes de mayor tamaño. Con los resultados de la figura 23 y la tabla 7 se puede determinar que con el esquema de empaquetado de menor tamaño se tiene una mayor contención por el medio debido a la tasa de generación de paquetes. Al generar una mayor cantidad de paquetes, se tiene que utilizar una mayor cantidad de tiempos inter-trama (como los de la figura 14) y la evaluación del canal se debe hacer con mayor frecuencia por parte de los nodos de la red, sumado a la cantidad de tráfico que genera cada nodo, lo que implica una mayor probabilidad de que el canal esté ocupado. Al tener una mayor contención por el canal, la probabilidad de evaluar el canal y encontrarlo ocupado consecutivamente por hasta 5 intentos aumenta, dando como resultado un paquete descartado.

Es importante observar que en la figura 23 los resultados de los tres elementos evaluados siguen el mismo comportamiento con diferencias poco significativas. La curva del modelo analítico y de la simulación prácticamente se empalman obteniendo resultados similares. Por su parte, la curva de la implementación sigue el mismo comportamiento para el esquema de empaquetamiento de mayor tamaño, traslapándose con la de su correspondiente simulación, mientras que para el esquema de empaquetamiento de menor tamaño se mantiene el comportamiento con una diferencia que no es tan significativa.

Figura 23. Resultados de paquetes descartados.

La figura 24 muestra los resultados de la tasa de pérdida de paquetes correspondientes a la simulación e implementación. Se puede observar que los dos elementos siguen el mismo comportamiento con una diferencia del 2.5% que no es tan significativa y que posiblemente se pudiera ajustar mejor al realizar más experimentos en la implementación. Respecto a la pérdida de paquetes, el esquema de empaquetamiento de mayor tamaño presenta un mejor comportamiento que el empaquetado de menor tamaño. Esta diferencia en el desempeño más representativa que para los paquetes descartados, esto se puede atribuir principalmente a la cantidad de paquetes que se transmiten por segundo, en el empaquetado de menor tamaño se generan casi 5 veces más paquetes que en el empaquetado de mayor tamaño. Esto genera una mayor probabilidad de que ocurran colisiones entre los nodos que se encuentran transmitiendo lo que da como resultado que el nodo receptor no pueda recibir correctamente el paquete.

Figura 24. Resultados pérdida de paquetes.