Temporização por meio de um kernel de tempo-real para um protocolo sem-fio PTP

Resumo

O padrão IEEE 802.11 foi concebido como tecnologia de rede local sem-fio, incluindo um protocolo MAC do tipo com disputa (CSMA) que visa oferecer um acesso ao meio estatisticamente justo entre nodos na rede sem-fio. Essa tecnologia tem sido usada em aplicações diferentes do previsto, tais como enlaces ponto-a-ponto e ponto-multiponto de longa distância. No entanto, as características do protocolo MAC reduzem a eficiência dos enlaces nessas aplicações, resultando em taxas de transmissão significativamente inferiores e limitações no particionamento do canal entre as estações envolvidas.

Diversas aplicações de redes sem-fio IEEE 802.11 apresentam quantidades de nodos fixas e conhecidas, e necessidades de vazão (throughput) predefinidas. Como exemplos citam-se redes em que provedores interligam diversos clientes com enlaces sem-fio outdoor com distâncias de alguns quilômetros e redes de monitoramento com câmeras que possuem interfaces sem-fio. No entanto, para esse tipo de cenário as proteções e o tratamento de colisões implementados no protocolo MAC CSMA/CA reduzem significativamente a utilização do canal sem-fio e, consequentemente, a taxa efetiva de transmissão experimentada pelos nodos. Um protocolo MAC sob medida para enlaces PTP (Ponto a Ponto) ou PTMP (Ponto multiponto) pode proporcionar um melhor aproveitamento do meio de transmissão, maior previsibilidade e regularidade das transmissões, e maior controle sobre o uso do canal. No entanto, isso envolve explorar mecanismos de transmissão e o ajuste de parâmetros de comunicação disponíveis no padrão IEEE 802.11.

Este projeto tem por objetivo pesquisar e especificar um protocolo MAC para enlaces PTP baseados em rede IEEE 802.11. Esse protocolo MAC deve proporcionar enlaces de alta vazão em cenários compostos por múltiplos roteadores sem-fio, com eficiência superior ao que pode ser obtida usando o protocolo MAC CSMA/CA definido no padrão IEEE 802.11. Um kernel Linux de tempo-real deve ser usado para se obter uma temporização regular e com alta resolução, necessária para a abordagem adotada no projeto do protocolo.

Bibliografia

• mac80211 Overview (Linux driver)
• mac80211 Linux driver (site oficial)
• Jane W. S. Liu. Real-Time Systems. Prentice-Hall, 2000.
• Herman Kopetz. Real-Time Systems: Design Principles for Distributed Embedded Applications, 2nd ed. Springer, 2011.
• Xenomai: RT Linux kernel