Ces dernières années, les réseaux multi-sauts sans fil (MHWNs) ont connu une explosion de déploiement en raison de la demande croissante de connectivité continue indépendamment de l'emplacement physique. Les protocoles de transport Internet prédominantes, c.-à-Transmission Control Protocol (TCP), se trouvent face à la dégradation des performances dans MHWNs en raison de les taux élevés de pertes et de défaillance du lien. Plusieurs solutions ont été proposées qui sont basées sur l'estimation de l'état du réseau ou sur l'utilisation de renseignements de la couche MAC (dénommée métriques) dans une manière d’inter-couche pour mieux comprendre l'état du réseau. La première partie de cette thèse fournit une enquête et la définition complète de métriques communs des couches physique, MAC, réseau et transport et fournit ainsi un multi-critères et la classification hiérarchique. Après cela, l'efficacité dans la réflexion des informations de réseau des métriques de la couche MAC est également étudiée dans une façon systématique en simulant des situations différents de réseau et de mesurer les métriques de la couche MAC. Ainsi, le bonne MAC métrique pour le contrôle de congestion qui est couplé avec le niveau de contention de réseau et les pertes provoquées moyen sera découvert. D'après les résultats de l'étude sur l'efficacité, deux nouveaux systèmes de contrôle de débit pour les protocoles de transport sont proposés qui s'adaptent efficacement le débit de source en fonction de l'état du réseau fournie par certains métriques MAC. Grâce à un vaste ensemble de simulations, les performances des systèmes proposées de contrôle de débit dans MHWNs sont examinées approfondie avec des situations de réseau. / In recent years, Multi-hop Wireless Networks (MHWNs) have experienced an explosion of deployment due to the increasing demand for continuous connectivity regardless of the physical location. Internet predominant transport protocols, i.e. Transmission Control Protocol (TCP), face performance degradation in MHWNs because of the high loss and link failure rates. Several solutions have been proposed which are based on network state estimation or use information from MAC layer (called metrics) in a cross-layer manner to better comprehend the network state. The first part of this thesis provides a survey and comprehensive definition of common metrics from Physical, MAC, Network and Transport layers and thus provides a multi-criteria and hierarchical classification. After that, the effectiveness in reflecting network information of MAC metrics is also investigated in a systematic way by simulating various network situations and measuring the MAC metrics. Thus, the good MAC metric for congestion control which is coupled with the network contention level and the medium induced losses will be found out. From the results of the effectiveness study, new rate control schemes for transport protocols are proposed which adapt efficiently the source bit rate depending on the network condition provided by some MAC metrics. Through an extensive set of simulations, the performance of the proposed rate control schemes in MHWNs is investigated thoroughly with several network situations.

Monitoring and controlling smart grid assets in a timely and reliable manner is highly desired for emerging smart grid applications. Wireless Sensor Networks (WSNs) are anticipated to be widely utilized in a broad range of smart grid applications due to their numerous advantages along with their successful adoption in various critical areas including military and health care. Despite these advantages, the use of WSNs in such critical applications has brought forward a new challenge of ful lling the Quality of Service (QoS) requirements of these applications. Providing QoS support is a challenging issue due to highly resource constrained nature of sensor nodes, unreliable wireless links and harsh operation environments. In this thesis we critically investigate the problem of QoS provisioning in WSNs. We identify challenges, limitations and requirements for applying QoS provisioning for WSNs in smart grid applications. We nd that the topic of data prioritization techniques at the MAC layer to provide delay bounds in condition monitoring applications is not well developed. We develop six novel QoS schemes that provide data di erentiation and reduce the latency of high priority tra c in a smart grid context. These schemes are namely; Delay-Responsive Cross layer (DRX), Fair and Delay-aware Cross layer (FDRX), Delay-Responsive Cross layer with Linear backo (LDRX), Adaptive Realistic and Stable Model (ARSM), Adaptive Inter-cluster head Delay Control (AIDC) and QoS-aware GTS Allocation (QGA). Furthermore, we propose a new Markov-based model for IEEE 802.15.4 MAC namely, Realistic and Stable Markovbased (RSM). RSM considers actual network conditions and enhances the stability of the WSNs. We show through analytical and simulation results that all of the presented schemes reduce the end-to-end delay while maintaining good energy consumption and data delivery values.

Orientadores: Michel Daoud Yacoub, Paulo Cardieri / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T19:06:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Seo_CarlosEduardo_M.pdf: 1219462 bytes, checksum: 82d4d1e386063360592e56cb2b76b1b3 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho visa o estudo de redes ad hoc sem ?o, em especial, os protocolos da subcamada MAC do modelo OSI. Neste tipo de rede sem controle centralizado, o acesso ao meio se torna uma parte crítica no processo de comunicação entre terminais. Assim sendo, a principal motivação deste trabalho é investigar como os protocolos da subcamada MAC podem afetar o desempenho da rede do ponto de vista das aplicações, em especial, tráfego VoIP e de dados. Para tal, foram feitas análises comparativas entre diversos protocolos, baseadas em resultados de simulações feitas no simulador de redes ns2. Tais resultados mostram que a maior parte das alternativas ao protocolo padrão IEEE 802.11 ainda precisam amadurecer para que possam tornarse comercialmente viáveis. Um protocolo, no entanto, se destaca dos demais em cenários de tráfego misto (voz e dados), apresentando melhoria de desempenho em relação ao IEEE 802.11: o IEEE 802.11e, variante do IEEE 802.11 com funções de suporte a QoS / Abstract: This work presented here is focused on studying ad hoc wireless networks, in particular, the MAC sublevel protocols from the OSI reference model. In these networks, the lack of a centralized control makes the medium access control a critical part in the communication process between network terminals. Thus, the main objective of this work is to investigate how the MAC sublevel protocols may interfere in network performance from the application point of view, in particular, VoIP and data transmission. In order to accomplish this goal, several comparative analysis between protocols have been made, based on simulation results from the ns2 network simulator. The results show that the alternatives to the IEEE 802.11 standard suggested so far aren¿t mature enough to be commercially viable, although there is one protocol that is very promising: the IEEE 802.11e, a variant of IEEE 802.11 with QoS support functions / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Architecture et mécanismes de bout en bout pour les communications mobiles et sans fil dans l'Internet. La gestion performante de la mobilité et l'amélioration des performances des couches basses sont deux enjeux fondamentaux dans le contexte des réseaux sans fil. Cette thèse apporte des solutions originales et innovantes qui visent à répondre à ces deux problématiques empêchant à ce jour d'offrir des possibilités de communication performantes et sans couture aux usagers mobiles accédant à l'Internet via des réseaux d'accès locaux sans fil (WLAN). Ces solutions se distinguent en particulier par l'impact minimum qu'elles ont sur les protocoles standards de l'Internet (niveaux transport et réseau) ou de l'IEEE (niveaux physique et liaison de données). S'inscrivant dans les paradigmes de "bout en bout" et "cross-layer", notre architecture permet d'offrir des solutions efficaces pour la gestion de la mobilité : gestion de la localisation et des handover en particulier. En outre, nous montrons que notre approche permet également d'améliorer l'efficacité des transmissions ainsi que de résoudre efficacement plusieurs syndromes identifiés au sein de 802.11 tels que les anomalies de performance, l'iniquité entre les flux et l'absence de contrôle de débit entre la couche MAC et les couches supérieures. Cette thèse résout ces problèmes en combinant des modèles analytiques, des simulations et de réelles expérimentations. Ces mécanismes adaptatifs ont été développés et intégrés dans une architecture de communication qui fournit des services de communication à haute performance pour réseaux sans fils tels que WIFI et WIMAX. / Wireless networks, because of the potential pervasive and mobile communication services they offer, are becoming the dominant Internet access networks. However, the legacy Internet protocols, still dominant at that time, have not been designed with mobility and wireless in mind. Therefore, numerous maladjustments and “defaults of impedance” can be observed when combining wireless physical and MAC layers with the traditional upper layers. This thesis proposes several solutions for a pacific coexistence between these communication layers that have been defined and designed independently. Reliable mobility management and Low layer performance enhancements are two main challenging issues in the context of wireless networks. Mobility management (which is mostly based on mobile IP architecture nowadays) aims to continuously assign and control the wireless connections of mobile nodes amongst a space of wireless access networks. Low layer performance enhancements mainly focus on the transmission efficiency such as higher rate, lower loss, interference avoidance. This thesis addresses these two important issues from an original and innovative approach that, conversely to the traditional contributions, entails a minimum impact on the legacy protocols and internet infrastructure. Following the “end to end” and “cross layer” paradigms, we address and offer efficient and light solutions to fast handover, location management and continuous connection support through a space of wireless networks. Moreover, we show that such an approach makes it possible to enhance transmission efficiency and solve efficiently several syndromes that plague the performances of current wireless networks such as performance anomaly, unfairness issues and maladjustment between MAC layer and upper layers. This thesis tackles these issues by combining analytical models, simulations and real experiments. The resulting mechanisms have been developed and integrated into adaptive mobility management communication architecture that delivers high performing communication services to mobile wireless systems, with a focus on WIFI and WIMAX access networks.

Monitoring and controlling smart grid assets in a timely and reliable manner is highly desired for emerging smart grid applications. Wireless Sensor Networks (WSNs) are anticipated to be widely utilized in a broad range of smart grid applications due to their numerous advantages along with their successful adoption in various critical areas including military and health care. Despite these advantages, the use of WSNs in such critical applications has brought forward a new challenge of ful lling the Quality of Service (QoS) requirements of these applications. Providing QoS support is a challenging issue due to highly resource constrained nature of sensor nodes, unreliable wireless links and harsh operation environments. In this thesis we critically investigate the problem of QoS provisioning in WSNs. We identify challenges, limitations and requirements for applying QoS provisioning for WSNs in smart grid applications. We nd that the topic of data prioritization techniques at the MAC layer to provide delay bounds in condition monitoring applications is not well developed. We develop six novel QoS schemes that provide data di erentiation and reduce the latency of high priority tra c in a smart grid context. These schemes are namely; Delay-Responsive Cross layer (DRX), Fair and Delay-aware Cross layer (FDRX), Delay-Responsive Cross layer with Linear backo (LDRX), Adaptive Realistic and Stable Model (ARSM), Adaptive Inter-cluster head Delay Control (AIDC) and QoS-aware GTS Allocation (QGA). Furthermore, we propose a new Markov-based model for IEEE 802.15.4 MAC namely, Realistic and Stable Markovbased (RSM). RSM considers actual network conditions and enhances the stability of the WSNs. We show through analytical and simulation results that all of the presented schemes reduce the end-to-end delay while maintaining good energy consumption and data delivery values.

[EN] In recent years, advances in wireless technologies and improved sensing and computational capabilities have led to a gradual transition towards Intelligent Transportation Systems (ITS) and related applications. These applications aim at improving road safety, provide smart navigation, and eco-friendly driving. Vehicular Ad hoc Networks (VANETs) provide a communication structure for ITS by equipping cars with advanced sensors and communication devices that enable a direct exchange of information between vehicles. Different types of ITS applications rely on two types of messages: periodic beacons and event-driven messages. Beacons include information such as geographical location, speed, and acceleration, and they are only disseminated to a close neighborhood. Differently from beacons, event-driven messages are only generated when a critical event of general interest occurs, and it is spread within a specific target area for the duration of the event. The reliability of information exchange is one of the main issues for vehicularcommunications since the safety of people on the road is directly related to the effectiveness of these transmissions. A Medium Access Control (MAC) protocol must guarantee reliable beacon broadcasting within deadline bounds to all vehicles in the neighbourhood, thereby providing them timely notifications about unsafe driving conditions or other hazardous events. Moreover, infotainment and comfort applications require reliable unicast transmissions that must be taken into account. However, high node mobility, highly dynamic topology, and lack of a central control unit, are issues that make the design of a reliable MAC protocol for vehicular environments a very difficult and challenging task, especially when efficient broadcasting strategies are required. The IEEE 802.11p MAC protocol, an approved amendment to the IEEE 802.11 standard, is a random access protocol that is unable to provide guaranteed delay bounds with sufficient reliability in vehicular scenarios, especially under high channel usage. This problem is particularly serious when implementing (semi-) automated driving applications such as platooning, where inter-vehicle spacing is drastically reduced, and the control loop that manages and maintains the platoon requires frequent, timely and reliable exchange of status information (beacons). In this thesis novel protocols compatible with the IEEE 802.11 and 802.11p standards are proposed in order to optimally adjust the contention window size for unicast applications in Mobile Ad hoc Networks (MANETs) and VANETs. Experimental tests comparing our proposals to existing solutions show that the former are able to improve the packet delivery ratio and the average end-to-end delay for unicast applications. Concerning efficient message diffusion (broadcast) in VANET environments, we proposed token-based MAC solutions to improve the performance achieved by existing 802.11p driving safety applications in different vehicular environments, including highway, urban, and platooning scenarios. Experimental results show that the proposed solutions clearly outperform 802.11p when delay-bounded beacons and event notifications must be delivered. / [ES] Recientemente, los avances en las tecnologías inalámbricas y las mejoras en términos de capacidades de sensorización y computación de los dispositivos electrónicos, han dado lugar a una transición gradual hacia servicios y aplicaciones de los Sistemas Inteligentes de Transporte (ITS). Estas aplicaciones tienen como objetivo mejorar la seguridad vial, proporcionar una navegación inteligente, y promover la conducción eco-eficiente. Las redes vehiculares ad hoc (VANETs) proporcionan una infraestructura de comunicaciones para ITS al equipar los coches con sensores avanzados y dispositivos de comunicación que permiten el intercambio directo de información entre vehículos. Los diferentes tipos de aplicaciones ITS se basan en dos tipos de mensajes: mensajes periódicos conocidos como beacons y mensajes asociados a eventos. Los mensajes periódicos incluyen información relativa a la ubicación geográfica, la velocidad y la aceleración, entre otros, y sólo son distribuidos entre los vehículos vecinos. A diferencia de estos beacons, los mensajes asociados a eventos sólo se generan cuando se produce un evento crítico de interés general, el cual se propaga dentro del área de interés de dicho evento y mientras éste siga activo. La fiabilidad del intercambio de información es uno de los principales problemas para las comunicaciones vehiculares, debido principalmente a que las aplicaciones de seguridad dependen directamente de la eficacia de estas transmisiones. Un protocolo de Control de Acceso al Medio (MAC) debe garantizar la difusión fiable de información a todos los vehículos vecinos dentro de unos límites máximos de retardo, proporcionándoles las notificaciones oportunas respecto a condiciones de conducción inseguras y otros eventos peligrosos. Por otra parte, las aplicaciones de información y entretenimiento, así como las aplicaciones orientadas al confort, también requieren transmisiones fiables extremoa-extremo. Sin embargo, la alta movilidad de los vehículos, la variabilidad de la topología, así como la falta de una unidad central de control, son factores que hacen que el diseño de un protocolo MAC fiable para entornos vehiculares sea una tarea especialmente compleja, especialmente cuando son necesarias estrategias de difusión eficientes. El protocolo MAC IEEE 802.11p, una modificación ya aprobada al estándar IEEE 802.11 original para entornos de comunicación vehiculares, es un protocolo de acceso que no es capaz de garantizar unos límites de retardo con la fiabilidad necesaria para estos entornos, especialmente en escenarios de alta utilización del canal inalámbrico. Este problema es particularmente importante a la hora de implementar aplicaciones de conducción (semi-)automática, como el caso de grupos de vehículos donde la separación entre vehículos se reduce drásticamente, y el sistema de control que gestiona y mantiene el grupo requiere de un intercambio frecuente de información fiable y acotado en retardo. En esta tesis se proponen nuevos protocolos MAC compatibles con los estándares IEEE 802.11 y 802.11p basados en el ajuste del tamaño de la ventana de contención para aplicaciones unicast en rede MANETs y VANETs. Los resultados experimentales obtenidos comparando nuestras propuestas con las soluciones existentes muestran que los protocolos propuestos son capaces de mejorar la tasa de entrega de paquetes y el retardo medio extremo-a-extremo para aplicaciones unicast. En lo que respecta a la difusión eficiente de mensajes broadcast en entornos VANET, se han propuesto soluciones MAC basadas en el uso de tokens que mejoran las prestaciones de aplicaciones de conducción segura basadas en el estándar 802.11p, tanto en autopistas, zonas urbanas, y escenarios con grupos de vehículos. Los resultados experimentales muestran que las soluciones propuestas superan claramente al protocolo 802.11p cuando es necesario entregar mensajes y notificaciones de eventos con restricc / [CA] Recentment, els avan en les tecnologies sense fils i les millores en termes de capacitats de sensorització i computació dels dispositius electrònics, han donat lloc a una transició gradual cap a serveis i aplicacions dels sistemes intelligents de transport (ITS). Aquestes aplicacions tenen com a objectiu millorar la seguretat vial, proporcionar una navegació intelligent, i promoure la conducció ecoeficient. Les xarxes vehiculars ad hoc (VANET) proporcionen una infraestructura de comunicacions per a ITS, ja que equipen els cotxes amb sensors avançats i dispositius de comunicació que permeten l'intercanvi directe d'informació entre vehicles. Els diversos tipus d'aplicacions ITS es basen en dos classes de missatges: missatges periòdics coneguts com a beacons i missatges associats a esdeveniments. Els missatges periòdics inclouen informació relativa a la ubicació geogràfica, la velocitat i l'acceleració, entre uns altres, i només són distribuïts entre els vehicles veïns. A diferència d'aquests beacons, els missatges associats a esdeveniments només es generen quan es produeix un esdeveniment crític d'interès general, el qual es propaga dins de l àrea d'interès d'aquest esdeveniment i mentre aquest seguisca actiu. La fiabilitat de l'intercanvi d'informació és un dels principals problemes per a les comunicacions vehicular, principalment perquè les aplicacions de seguretat depenen directament de l'eficàcia d'aquestes transmissions. Un protocol de control d'accés al medi (MAC) ha de garantir la difusió fiable d'informació a tots els vehicles veïns dins d'uns límits màxims de retard, i proporcionar-los les notificacions oportunes respecte a condicions de conducció insegures i altres esdeveniments perillosos. D'altra banda, les aplicacions d'informació i entreteniment, com també les aplicacions orientades al confort, també requereixen transmissions fiables extrema-extrem. No obstant això, l'alta mobilitat dels vehicles, la variabilitat de la topologia, i la falta d'una unitat central de control, són factors que fan que el disseny d'un protocol MAC fiable per a entorns vehiculars siga una tasca especialment complexa, especialment quan són necessàries estratègies de difusió eficients. El protocol MAC IEEE 802.11p, una modificació ja aprovada a l'estàndard IEEE 802.11 original per a entorns de comunicació vehiculars, és un protocol d'accés que no és capa garantir uns límits de retard amb la fiabilitat necessària per a aquests entorns, especialment en escenaris d'alta utilització del canal sense fil. Aquest problema és particularment important a l'hora d'implementar aplicacions de conducció (semi)automàtica, com el cas de grups de vehicles en què la separació entre vehicles es redueix dràsticament, i el sistema de control que gestiona i manté el grup requereix un intercanvi freqüent d'informació fiable i delimitat en retard. En aquesta tesi es proposen nous protocols MAC compatibles amb els estàndards IEEE 802.11 i 802.11p basats en l'ajust de les dimensions de la finestra de contenció per a aplicacions unicast en xarxes MANET i VANET. Els resultats experimentals obtinguts comparant les nostres propostes amb les solucions existents mostren que els protocols proposats són capa de millorar la taxa de lliurament de paquets i el retard mitjà extrem-a-extrem per a aplicacions unicast. Pel que fa a la difusió eficient de missatges broadcast en entorns VANET, s'han proposat solucions MAC basades en l'ús de tokens que milloren les prestacions d'aplicacions de conducció segura basades en l'estàndard 802.11p, tant en autopistes, zones urbanes, i escenaris amb grups de vehicles. Els resultats experimentals mostren que les solucions proposades superen clarament el protocol 802.11p quan cal lliurar missatges i notificacions d'esdeveniments amb restriccions de latència. / Balador, A. (2016). Design and Evaluation of Efficient Medium Access Control Solutions for Vehicular Environments [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/64073

We consider optimal power allocation policies for a single server, multiuser wireless communication system. The transmission channel may experience multipath fading. We obtain very efficient, low computational complexity algorithms which minimize power and ensure stability of the data queues. We also obtain policies when the users may have mean delay constraints. If the power required is a linear function of rate then we exploit linearity and obtain linear programs with low complexity. We also provide closed-form optimal power policies when there is a hard deadline delay constraint. Later on, we also extend single hop results to multihop networks. First we consider the case, when the transmission rate is a linear function of power. We provide low complexity algorithms for joint routing, scheduling and power control which ensure stability of the queues, certain minimum rates, end-to-end hard deadlines, and/or upper bounds on the end-to-end mean delays. Further we extend these results to the multihop networks where the power is a general monotonically increasing function of rate. For our algorithms, we also provide rates of convergence to the stationary distributions for the queue length process and also approximate end-to-end mean delays. Finally, we provide computationally efficient algorithms that minimize the total power when there is a end-to-end hard deadline delay constraint.

The work focuses on introduction to the topic of wireless sensor networks and brings readers the various aspects of problem solving in these networks. Work is closely focused on the energy performance when communicating between devices on a network and discusses the causes of excessive energy consumption. It also addresses the mechanisms for saving energy and is also engaged today protocols that its contribution to proposing solutions to problems. The author had also proposes an adapted protocol, based on lessons learned from previous theoretical sources.

With the growing demand for high-speed data transmission, the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) study group, particularly IEEE 802.11, which focuses on Wireless Fidelity (Wi-Fi) technologies, has been actively pursuing advancements to meet these escalating requirements. One such endeavor is the exploration of Millimeter Wave (mmWave) communications. However, mmWave communications differ significantly from traditional communication systems, characterized by factors like high propagation loss, directivity, and susceptibility to blockage. These distinctive attributes present numerous challenges that must be addressed to fully exploit the potential of mmWave communications. The 802.11be amendment, which will be advertised as Wi-Fi 7, introduces several features that aim to enhance the capabilities of Wi-Fi. One of the main features introduced in this amendment is the Multi-Link Operation (MLO) which allows nodes to transmit and receive over multiple links concurrently. The objective of this project is to assess the performance of integrating MLO with an additional mmWave link in comparison to using a single mmWave link. The aim is to determine whether this combination can effectively address challenges within mmWave communications and consequently enhance throughput performance. Experimental simulations were conducted using an event-based Radio Access Technology (RAT) simulator, considering various scenarios and setups. These investigations examined the impact of factors such as link bandwidth, the number of links in MLO, on Wi-Fi performance. Our findings demonstrate the potential of combining MLO with an additional mmWave link, highlighting significant improvements in overall throughput. However, our results also reveal a link asymmetry problem that arises when integrating links with substantial differences in link capacity. This problem manifests in a specific region where the performance of MLO is not as well as that of using a single mmWave link. To address this issue, we propose a potential solution, which we thoroughly investigate through multiple simulations to assess its feasibility and effectiveness. / Med den växande efterfrågan på höghastighetsdataöverföring har IEEE:s studiegrupp, särskilt IEEE 802.11, som fokuserar på Wi-Fi-teknik, aktivt strävat efter att göra framsteg för att möta dessa eskalerande krav. En sådan strävan är utforskningen av mm-vågskommunikation. mm-vågskommunikation skiljer sig dock avsevärt från traditionella kommunikationssystem, som kännetecknas av faktorer som hög spridningsförlust, direkthet och känslighet för blockering. Dessa utmärkande egenskaper innebär många utmaningar som måste hanteras för att fullt ut utnyttja potentialen hos mm-vågskommunikation. Tillägget 802.11be, som kommer att marknadsföras som Wi-Fi 7, introducerar flera funktioner som syftar till att förbättra kapaciteten hos Wi-Fi. En av de viktigaste funktionerna i detta tillägg är MLO (Multi-Link Operation) som gör det möjligt för noder att sända och ta emot över flera länkar samtidigt. Syftet med detta projekt är att utvärdera hur MLO integreras med en extra mm-våglänk jämfört med en enda mm-våglänk. Målet är att fastställa om denna kombination effektivt kan hantera utmaningar inom mm-vågskommunikation och därmed förbättra genomströmningsprestandan. Experimentella simuleringar genomfördes med hjälp av en händelsebaserad RAT-simulator (Radio Access Technology), där olika scenarier och inställningar beaktades. I dessa undersökningar undersöktes hur faktorer som länkbandbredd och antalet länkar i MLO påverkar Wi-Fi-prestandan. Våra resultat visar potentialen i att kombinera MLO med ytterligare en mm-våglänk, med betydande förbättringar av den totala genomströmningen. Våra resultat visar dock också på ett länkasymmetriproblem som uppstår när man integrerar länkar med stora skillnader i länkkapacitet. Detta problem manifesteras i en specifik region där MLO:s prestanda inte är lika bra som vid användning av en enda mm-våglänk. För att ta itu med detta problem föreslår vi en potentiell lösning som vi undersöker grundligt genom flera simuleringar för att bedöma dess genomförbarhet och effektivitet.

[EN] Nowadays there are many works which analyze and seek to improve the performance of Wireless Local Area Networks (WLANs) from different perspectives. A great deal of them is focused on design aspects, such as frequency distribution or channel assignment. Therefore, as these features have already been widely studied, my efforts have been directed to study other conditions that also could affect their performance and that have not been analyzed in depth yet. The main goal of this Ph.D. dissertation has been to perform a detailed study that researches the weather's impact on the performance of WLANs IEEE 802.11b/g. Two different WLAN scenarios have been analyzed to validate the results and to find precise relations. From conclusions of these previous analysis, the second objective has been to design a cognitive protocol that based on weather conditions and network performance parameters, allows networks to adjust their transmission features in order to overcome such impact. In order to conduct this study, firstly it was necessary to study which statistical methods could be used to extract the level of correlation between performance parameters of networks and weather conditions running at the same time. Secondly, I had to know which performance parameters the outdoor WLAN of Universitat Politècnica de València (UPV) could provide, and select them according to my objective. Then, I defined the period of time in which these parameters were gathered periodically. The next step was to select and collect the weather conditions from a close weather station during the same period of time. Finally, I had to perform a detailed pre-processing to put all of the volume of data in order and data were statistically analyzed. Results were successful; however there were several problems due to the variability derived from a real WLAN scenario. Therefore, an experimental setup was required in order to check the obtained results. It entailed to design and to develop an outdoor point-to-multipoint IEEE 802.11b/g link and to analyze again the weather's impact. Multiple points were considered in order to take into account different distances in the performed evaluation and to examine the behavior of different modulation schemes working under the same weather conditions. From these results, a cognitive algorithm was designed in order to reduce the weather's impact on IEEE 802.11b/g networks. One key aspect was to ensure it was energy efficient. This protocol was simulated and the obtained results were satisfactory in terms of both energy efficiency and network performance. To conclude, other external factor to WLANs studied in this Ph.D thesis has been the specific absorption rate. It deals with a current public health worry because it is used to measure the body tissue exposure to electromagnetic fields. Obviously, signal absorption by human bodies affects to the performance of WLANs and so, this parameter should be also taken into account when deploying efficient networks. For this reason, this study has been also included in this thesis. / [ES] Hoy en día existen muchos trabajos que analizan e intentan mejorar el rendimiento de las redes de área local inalámbricas desde diferentes perspectivas. Gran parte de estos trabajos se centran en aspectos de diseño, como son la distribución de frecuencias o la asignación de canales. Por lo tanto, como estos aspectos ya han sido ampliamente estudiados, los esfuerzos de esta tesis se han dirigido a estudiar otros factores que también podrían afectar a su rendimiento y que no han sido analizadas en profundidad todavía. El objetivo principal de esta tesis doctoral ha sido realizar un estudio detallado que analice el impacto de las condiciones meteorológicas sobre el rendimiento de las redes IEEE 802.11b/g. Para realizar este estudio, se han analizado dos escenarios reales con el fin de verificar los resultados y encontrar relaciones precisas. A partir de las conclusiones de estos análisis previos, el segundo objetivo ha sido diseñar un algoritmo cognitivo que, en base a las condiciones meteorológicas y a los parámetros de rendimiento de red, permita a las redes ajustar sus características de transmisión con el fin de superar tal impacto. Con el fin de llevar a cabo este estudio, primero fue necesario estudiar qué métodos estadísticos podían ser utilizados para extraer el nivel de correlación entre los parámetros de rendimiento de las redes y las condiciones meteorológicas del entorno. En segundo lugar, se tuvo que analizar qué parámetros de rendimiento de red se podían extraer de la red exterior de la UPV y seleccionarlos de acuerdo con el objetivo perseguido. A continuación, se definió el periodo de tiempo durante el cual se almacenarían los parámetros seleccionados de forma periódica. El siguiente paso fue seleccionar y almacenar las condiciones meteorológicas de una estación cercana durante el mismo periodo de tiempo. Finalmente, se realizó un preprocesado detallado con el fin de poner en orden todo el volumen de datos y se analizaron estadísticamente. Los resultados fueron exitosos, sin embargo aparecieron varios problemas por el hecho de estudiar una red real muy variable. Por lo tanto, se tuvo que desarrollar un escenario experimental con el fin de verificar los resultados. Para ello se diseñó y desarrolló un enlace exterior IEEE 802.11b/g punto a multipunto, y se analizó de nuevo el impacto de las condiciones meteorológicas. Se consideró un enlace multipunto para analizar también cómo influía el impacto del tiempo según la distancia y los diferentes esquemas de modulación. A partir de los resultados, se diseñó un algoritmo cognitivo energéticamente eficiente con el fin de reducir el impacto de los fenómenos meteorológicos en las redes IEEE 802.11b/g. Dicho algoritmo ha sido simulado y los resultados obtenidos han sido satisfactorios, tanto en términos de eficiencia energética como de rendimiento de la red. Para concluir, otro factor externo que se ha estudiado en esta tesis ha sido la tasa de absorción específica. Este parámetro está relacionado con una de las grandes preocupaciones actuales en cuanto a salud pública, ya que se utiliza para medir la exposición de los tejidos del cuerpo humano a los campos electromagnéticos. Obviamente, la absorción de señal por parte del cuerpo humano afecta a las redes y, por lo tanto, este parámetro se debería tener en cuenta a la hora de diseñar redes eficientes. Por esta razón se ha incluido en esta tesis doctoral. / [CA] Actualment hi ha molts treballs que analitzen i intenten millorar el rendiment de les xarxes d'àrea local sense fils des de diferents perspectives. Gran part d'aquests treballs es focalitzen en aspectes de disseny, com són la distribució de freqüències o l'assignació de canals. Per tant, com aquests aspectes ja han sigut àmpliament estudiats, els esforços d'aquesta tesi doctoral s'han dirigit a estudiar altres factors que també podrien afectar al seu rendiment i que encara no han sigut analitzats amb profunditat. L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral ha sigut realitzar un estudi minuciós per analitzar l'impacte de les condicions meteorològiques sobre el rendiment de les xarxes IEEE 802.11b/g. Per a realitzar aquest estudi s'han analitzat dos escenaris reals per tal de verificar els resultats i trobar relacions precises. A partir de les conclusions d'aquests anàlisis previ, el següent objectiu ha sigut dissenyar un algoritme cognitiu que, en base a les condicions meteorològiques i als paràmetres de rendiment de la xarxa, permeti a les xarxes ajustar les seues característiques de transmissió per tal de superar tal impacte. Per tal de dur a terme aquest estudi, primer va ser necessari estudiar quins mètodes estadístics podien ser utilitzats per extraure el nivell de correlació entre els paràmetres de rendiment de les xarxes i les condicions meteorològiques de l'entorn. En segon lloc, es va haver d'analitzar quins paràmetres de rendiment es podien extraure de la xarxa exterior de la UPV i es van seleccionar d'acord a l'objectiu plantejat. A continuació, es va definir el període temporal al llarg del qual s'emmagatzemarien els paràmetres seleccionats de manera periòdica. El següent pas va ser seleccionar i emmagatzemar les condicions meteorològiques d'una estació propera durant el mateix període de temps. Finalment, es va realitzar un preprocessat per tal de posar en ordre tot el volum de dades i es van analitzar estadísticament. Els resultats van ser exitosos, però van aparèixer diversos problemes pel fet d'estudiar una xarxa real molt variable. Per tant, es va haver de desenvolupar un escenari experimental amb l'objectiu de verificar els resultats. Per aquesta raó es va dissenyar i implementar un enllaç exterior IEEE 802.11b/g punt a multipunt, i es va analitzar de nou l'impacte de les condicions meteorològiques. Es va considerar un enllaç multipunt per tal de d'analitzar també com influïa el impacte del temps segons la distància i els diferents esquemes de modulació. A partir d'aquests resultats, es va dissenyar un algoritme cognitiu energèticament eficient per tal de reduir l'impacte dels fenòmens meteorològics sobre les xarxes IEEE 802.11b/g. Aquest algoritme va ser simulat i els resultats obtinguts van ser satisfactoris, tant en termes d'eficiència energètica com de rendiment de la xarxa. va comprovar que la proposta aporta millores. Per concloure, un altre factor extern que s'ha estudiat en aquesta tesi doctoral ha sigut la taxa d'absorció específica. Aquest paràmetre està relacionat amb una de les preocupacions actuals pel que fa a la salut pública, ja que s'utilitza per a mesurar l'exposició dels teixits del cos humà als camps electromagnètics. Òbviament, aquesta absorció de la senyal afecta el rendiment de les xarxes i, per això, aquest paràmetre s'hauria de tenir en compte a l'hora d'implementar futures xarxes sense fils eficients. Per aquesta raó s'ha inclòs en aquesta tesi doctoral. / Bri Molinero, D. (2015). ESTUDIO DEL EFECTO DE FACTORES EXTERNOS SOBRE LAS REDES WLAN Y DISEÑO DE UN ALGORITMO COGNITIVO ENERGÉTICAMENTE EFICIENTE [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53450