5.1 Introducción
En este capítulo se describe a detalle el modelo de la red a analizar utilizando modulación adaptiva en redes Inalámbricas de Banda Ancha (IEEE 802.16e, WiMax ) con usuarios móviles. Es decir las características principales de la Estación Base y las Estaciones Suscriptoras así como cada uno de sus enlaces de la red en el modelo de simulación en OPNET MODELER3.
Cada nodo de la red contiene diferentes módulos que especifican parámetros de operación para la correcta comunicación entre estaciones así como también la posibilidad de generar estadísticas a partir de las cuales se puedan construir modelos que representen el comportamiento de la red.
Estos módulos siguen procesos en los que se programan las funciones básicas en la comunicación propuestas en el estándar IEEE 802.16e, tales como: ranging, asignación y solicitud de Ancho de Banda, envío de mensajes descriptores de canal, mapas de mantenimiento, envío de datos, detección y resolución de colisiones
5.2 Estación Base
El nodo (Figura 5.1) está conformado por módulos como: from_network_cloud_rx,
to_network_cloud_tx, rx_point, to_stats_collection_tx, HE_MAC, ant_rx, ant_tx, from_link_rx, from_link_rx_0, from_link_rx_1 y to_link_tx y to_link_tx2. Cada uno de estos módulos establece
distintos tipos de conexiones con otros módulos para poder realizar las acciones de las cuales son responsables.
Figura 5.1 Representación de la Estación Base.
3
La licencia de operación de OPNET MODELER se obtuvo a través del proyecto UNAM –PAPIIT
No.1N-104907-3 “Diseños de Técnicas de Mejoramiento de Capacidad de Redes Inalámbricas de Banda Ancha Tipo Mesh”.
5.2.1 HE_MAC
Es el encargado de reunir los datos provenientes de los canales tanto de subida como los de bajada. Además de estar conectado al módulo de estadísticas que recibe a través de este procesador el flujo de datos que recibe de los módulos, se comporta como una cola y se conecta con el bwa_bs_mgr que es el encargado de realizar, a través de varias funciones, los procesos necesarios para establecer regiones de contención en el mapa, canalizar el tipo de petición de acuerdo al tipo de servicio, etc.
Proceso BW_bs_mgr
La Figura 5.2 muestra los procesos bwa_bs_mgr
Figura 5.2 Procesos bwa_bs_mgr.
Init
Ubica la Estación Base en coordenadas del tipo “x” y “y”, se encarga de aceptar las interrupciones que provienen del inicio de la simulación e invoca procesos para permitir la inicialización.
También permite las interrupciones necesarias para poder recolectar estadísticas, crear las listas de IE’s y de las que pertenecen a peticiones de Ancho de Banda.
Se inicializan los valores de algunos parámetros como el retardo de propagación, contadores de estaciones, arreglos, etc., se mandan llamar los valores de otros como son: la duración de un slot, del mapa y la obtención de los parámetros de simulación.
Ranging
Terminadas cada una de las funciones del estado Init este proceso tiene dos interrupciones que son activadas, si se terminó con el proceso de sincronía la interrupción nos lleva al estado
Rng_complete, si es la recepción de un paquete de información este es canalizado a Rng_rcvd.
Rng_Rcvd
Este estado recibe los mensajes RNG_REQ de las Estaciones Suscriptoras. Cuando recibe un paquete determina su formato, la potencia con la que es recibida y la distancia entre el nodo receptor y el transmisor.
De igual manera lee el encabezado MAC, obtiene la información de QoS de la Estación Suscriptora, el mensaje proveniente del tipo de paquete y verifica los valores de retardo de propagación máximos. Una vez obtenido los parámetros regresa un mensaje RNG_RSP a la Estación Suscriptora que originó el mensaje.
Rng_complete
Envía los primeros mensajes UCD y prepara los siguientes. Genera el mapa inicial donde se encuentran solamente los IE’s de los slots de contención, calcula los tiempos de transmisión para los mapas basándose en el retardo.
Se genera el encabezado MAC para la preparación del mapa y envía un IE para que las Estaciones Suscriptoras usen el espacio para la petición de Ancho de Banda o la transmisión de paquetes de información. El paquete es encapsulado, el envío del siguiente mapa se calcula de forma que sea posible que la estación más lejana lo reciba para transmitir a tiempo.
Calcula el número de IE’s que se incluirán en el mapa de mantenimiento basándose en el número de Estaciones Suscriptoras y el tamaño del búfer circular.
Idle
Este estado puede permanecer inactivo o canalizar el paso otro estado dependiendo del tipo de información que reciba. En el caso de recibir un flujo de datos proveniente de una Estación Suscriptora será enviado al estado Upstream, si ocurre el caso contrario, es decir, que la información se envíe por parte de la Estación Base el estado siguiente será Down_data.
Pueden ocurrir interrupciones cuando se tiene la generación de un nuevo mapa, si el mapa sólo incluye funciones de mantenimiento la interrupción será en Mnt_MAP; en caso contrario entonces la interrupción se canaliza al el estado MAP_Time en donde se genera un mapa cada 2ms de acuerdo al estándar IEEE 802.16e.
Para que se generen los mensajes UCD o de sincronía las interrupciones se programan para dirigirse a los estados UCD_Time o Sync_Time respectivamente.
Upstream
El estado upstream recibe paquetes que vienen de la Estaciones Suscriptoras, así también determina el nivel de potencia y la relación señal a ruido de los mismos, incrementando el contador de paquetes recibidos.
Se determina si el paquete entrante contiene una petición de ancho banda, si es así, se obtiene su CID, el número de minislots solicitados y un historial de cuantas peticiones previas han sido atendidas para esa Estación Suscriptora. La petición se almacena en una cola y es atendida mediante el criterio de QoS establecido.
El encabezado del paquete se analiza para ver el tipo de información, si está fragmentado o incluye peticiones piggyback. Si el paquete está fragmentado puede ser identificado por su formato, obteniéndose así la longitud total y su carga útil.
El módulo que se encarga de las estadísticas recibirá una copia de cada paquete para procesar su información, en caso de que el paquete haya solicitado en su encabezado confirmación de envío, dicha petición también se pone en cola de espera para que una vez atendida se destruya el paquete.
Down_data
Al recibir un paquete se busca la dirección destino del mismo o en caso de no encontrar ese dato la Estación Suscriptora genera una de forma aleatoria con base en su número dentro de la red. Se le asigna un apuntador al paquete, se añade su encabezado MAC y se encapsula dentro de una trama quien también contará con un apuntador de trama.