Wireless mesh networks: service oriented design and channel optimization

Abstract

In recent years, IEEE 802.11 based wireless local area network (WLANs) have been widely deployed and the cost of IEEE 802.11-enabled routers and adapters are very low. To effectively establish wireless networks in various scenarios, it is important to exploit such inexpensive commercial off-the-shelf (COTS) products. In this thesis, we address this issue and propose a novel medium access control (MAC) scheme based on the idea of network coding and intelligent channel selection. Specifically, we designed a new sub-layer between the network layer and the legacy IEEE 802.11 MAC layer. In this manner, the cost for updating the system can be minimized, while the performance can be improved efficiently. We also ad- dress the scalability of the network using a new architecture scheme known as the Service Oriented Architecture (SOA). By implementing a Service Oriented Rout- ing Algorithm (SORA), a network layer protocol that chooses the best route based on the service that is being requested rather than the traditional source and destination approach, one can add this architecture to any existing network. Through the implementation of some testbeds we show how this new scheme improves the performance of the Wireless Mesh Networks (WMNs).

Durante los últimos años, las redes inalámbricas de área local basadas en el IEEE 802.11 han ganado popularidad causando una disminución en costo de los equipos de la misma. Para establecer efectivamente redes inalámbricas en múltiples escenarios, es importante utilizar equipo de bajo costo comercial (COTS). En esta tesis, nos enfocamos en este asunto y proponemos un esquema inovador de Control de Acceso al Medio (MAC) basado en la idea de codificación de redes y la selección inteligente de canales. Específicamente, diseñamos una nueva sub-capa entre la capa de red y el legado del IEEE 802.11 en la capa del MAC. De esta manera, el costo para actualizar el sistema puede ser minimizado, mientras que el desempeño puede ser mejorado eficazmente. También nos enfocamos en la escalabilidad de la red utilizando un nuevo esquema de arquitectura conocido como Arquitectura Orientada a Servicios (SOA). Implementando un Algoritmo de Enrutamiento Orientado a Servicios (SORA), un protocolo en la capa de la red que escoge la mejor ruta basado en el servicio que se solicita, en lugar del esquema tradicional de fuente y destino, se puede añadir dicha arquitectura a cualquier red existente. A través de la implementación de testbeds demostramos como este nuevo esquema mejora el desempeño de las Redes Inalámbricas en Mallas (WMNs).