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Contributions to Effective Protocols Design for Handover between WIMAX and WIFI in the Presence of Continuous Multimedia Services and Real Time Multimedia Applications

Autor(es)
Kholoud Atalah
Fecha de lectura
24-Ene-2011

Título: Contributions to Effective Protocols Design for Handover between WIMAX and WIFI in the Presence of Continuous Multimedia Services and Real Time Multimedia Applications.

Autor: Kholoud Atalah

Directores: Álvaro Suaréz Sarmiento y Elsa Mª Macías López

Departamento: Informática y Sistemas

Fecha de lectura: 24 de enero de 2011

Calificación: Sobresaliente "Cum Laude"

Tribunal evaluador:

Presidente: Enrique Rubio Royo

Secretario: Juan Luis Navarro Mesa

Vocal: Martín Llamas Nistal

Vocal: Juan Carlos Guerri Cebollada

Vocal: Eduardo Jacob Taquet

Resumen:

Las Aplicaciones Multimedia a Tiempo Real (RTMAs) soportadas por las redes inalámbricas, tales como Wireless Fidelity (WiFi), sufren de interrupción del servicio de video durante las desconexiones cortas, causando la pérdida de paquetes de vídeo streaming. Los Clientes Móviles (MCs) podrían experimentar interrupciones en las zonas de desconexión: handover, fuera de cobertura o los agujeros donde se pierda la señal de manera súbita e inesperada. Por lo tanto, nuestro objetivo fue desarrollar un protocolo para mitigar los problemas de interrupción del servicio de video durante las desconexiones de corta duración en redes WiFi.

Hemos propuesto un protocolo basado en novedad especificación matemática para el Área de Cobertura (CA), que consta de dos técnicas importantes: el Predictor y el Filtro del Indicador de la potencia de la Señal Recibida (RSSI) Gradiente, y la técnica de la gestión del buffer y del control de velocidad de transmisión. El protocolo se ha especificado y verificado con el Lenguaje de Especificación y Descripción (SDL), y se simuló usando un simulador específico de Java derivado del diagrama de SDL. La prueba experimental del Filtro y el Predictor Gradiente ha demostrado su eficacia en la predicción del próximo nivel de cobertura del MC, y su capacidad de mitigar el efecto de los agujeros. También se mostró el mejor rendimiento en comparación con el filtro de Kalman y el modelo de Grey.

Los resultados de la simulación demostraron que el protocolo es adecuado para todos tipos de desconexiones causadas por los agujeros, el handover, o fuera de cobertura que constituye un nuevo avance en comparación con anteriores técnicas disponibles. Además, ofrece la suficiente cantidad de vídeo frames en MC Buffer (MCB) para consumirlos durante las desconexiones mencionado (aunque por mucho tiempo), resultando en video jugando adecuado continúo y ofrece suficiente tiempo para el usuario para pasar de una CA a otro sin interrupciones

Abstract:

Real Time Multimedia Applications (RTMAs) provided by wireless networks, such as Wireless Fidelity (WiFi), suffer video services short disruptions, causing video streaming packets loss. Mobile Clients (MC) could experience disruptions in disconnection zones: Handover zones, out of coverage zones or through holes where sudden signal drop occurs. Up to our knowledge, the holes problem was not studied in previous works. Therefore, our objective was to develop a protocol in order to avoid video streaming packets loss during short disruptions in WiFi networks. This is the first study addressing this issue considering the presence of holes.

We proposed a protocol based on novel mathematical specifications for the Coverage Area (CA), it consists of two important techniques, the Received Signal Strength Indicator (RSSI) Gradient Predictor and Filter, and the buffer management and transmission speed control technique. The protocol was specified and verified using the Specification and Description Language (SDL), and it was simulated by a specific Java simulator derived from the SDL diagram.

The experimental test of the Gradient Predictor and Filter demonstrated its efficiency in predicting the next MC coverage level, and its ability of mitigating the holes effect. It showed the best performance in comparison with the Kalman filter and the Grey Model. The simulation results proved that the protocol is suitable for all types of disconnections caused by holes, handover, or out of coverage constituting a new advance comparing to previous available techniques. Moreover, it offered sufficient amount of video frames in MC Buffer (MCB) to be consumed during the mentioned disconnections (even for long time) resulting in continuous adequate video playing and offering enough time to the user to move from a CA to another without interruptions. This protocol could help in overcoming disruption issues providing continuous adequate quality RTMA for users. This interesting work has been published in two international journals, and has been presented in two international conferences; one paper was awarded a certificate of merit.

Future work includes the development of the mathematical specifications of MC movements and the RSSI Gradient predictor and filter, which will support the protocol to be suitable for all movements even the non periodic patterns.

 

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