Mobility Management and Congestion Control in Wireless Mesh Networks

Khasawneh, Fawaz (2017). Mobility Management and Congestion Control in Wireless Mesh Networks. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Today, wireless mesh networks are increasingly popular. In order to be better adapted to the increasing number of offered services in telecommunications, many Quality of Service (QoS) problems are being considered. Some of the important issues are: admission control, congestion control, and handoff management of the network. Our research focuses on those issues individually and combining them together in order to find solutions to enhance the quality of service provided to each user as demanded in their SLA.

A novel Markov Decision-based Admission Control and Routing (MDACR) algorithm is proposed. The MDACR algorithm finds a sub-optimal solution using the value iteration method. Admission rate increases for both types of user associations (handoff and new user association request), which is addressed by a proposed multi-homing admission and routing algorithm. This algorithm associates the user with two different access points. This is beneficial in a highly congested network, which permits a new routing metric to assure seamless handoff in the network. When a user is moving, MDACR algorithm finds a maximally jointed route with the old route, which decreases the handoff delay.

Another aspect is considered in order to improve the QoS in WMN, which is the congestion control, a novel proactive approach is proposed. Where a Variable Order Markov (VOM) prediction model is introduced to predict the congestion status in each link in the network, a new route is established for the traffic based on the output of the VOM model, and the transmission rate is adjusted based on the link congestion status to increase the overall user satisfaction. Sub-optimal model is introduced and solved using Lagrange method. Based on the predicted link congestion, rerouting algorithm is implemented in order to insure load balancing and to mitigate congestion over WMN network.

Our ultimate goal is to improve the QoS in WMN by dealing individually with the issues stated above and try to combine them together and provide QoS framework which deals with many types of services.

Titre traduit

Gestion de la mobilité et contrôle de congestion dans sans fil réseaux maillés

Résumé traduit

Aujourd'hui, les réseaux maillés sans fil sont de plus en plus populaire. Afin d'être mieux adaptés au nombre croissant de services offerts en télécommunications, de nombreux problèmes de qualité de service (QoS) sont à l'étude. Certaines des questions importantes sont: le contrôle d'admission, le contrôle de congestion et la gestion de transfert du réseau. Cette recherche se concentre sur ces questions individuellement et les combiner ensemble afin de proposer des solutions pour améliorer la qualité du service fourni à chaque utilisateur tel que requis dans leur entente de service.

Un nouvel algorithme de contrôle d'admission basé sur la décision de Markov et de routage (MDACR) est proposé. L'algorithme MDACR trouve une solution sous-optimale en utilisant la méthode d'itération de valeur. Le taux d'admission augmente pour les deux types d'appels (transfert et de nouveaux appels), qui est visé par un algorithme et un routage proposé pour le transfert et les nouveaux appels. Cet algorithme associe l'utilisateur avec deux points d'accès différents. Ceci est avantageux dans un réseau très encombré, ce qui permet une nouvelle mesure de routage pour assurer un transfert transparent dans le réseau. L'algorithme MDACR trouve un itinéraire avec l'ancienne route pour l'appel de transfert, ce qui diminue le retard de transfert.

Un autre aspect est pris en compte afin d'améliorer la qualité de service dans WMN, qui est le contrôle de congestion. Une nouvelle approche proactive est proposée. Lorsqu'un modèle de prédiction d'ordre variable de Markov (VOM) est introduit pour prédire l'état d'encombrement dans chaque lien du réseau, un nouvel itinéraire est établi pour le trafic base sur la sortie du modèle de VOM, et le taux de transmission est ajusté sur la base de l'état de congestion du lien pour augmenter la satisfaction globale des usagers. Un modèle sous-optimal est introduit et résolu en utilisant la méthode de Lagrange. Basé sur la prédiction de congestion du lien, l'algorithme de réacheminement est mis en oeuvre afin d'assurer l'équilibrage de charge et d'atténuer la congestion sur le réseau WMN.

Le but ultime est d'améliorer la qualité de service dans WMN en traitant individuellement les problèmes énoncés ci-dessus en essayant de les combiner et de fournir le cadre de QoS qui traite nombreux types de services. Cette proposition a été simulée en utilisant MATLAB.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy Ph.D." Bibliographie : pages 104-113.
Mots-clés libres:	Réseaux maillés (Informatique) Qualité de service (Réseaux d'ordinateurs) Routage (Gestion des réseaux d'ordinateurs) Protocoles de résolution de conflits d'accès (Protocoles de réseaux d'ordinateurs) Processus de Markov. Équations de Lagrange. admission, congestion, encombrement, WMN, gestion de la mobilité, contrôle de la congestion, processus de decision Markovien, contrôle de l'admission, modèle Markov d'ordre variable, optimisation Lagrange
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Kadoch, Michel
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	03 nov. 2017 20:48
Dernière modification:	03 nov. 2017 20:48
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1950

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