Implementação e simulação de redes AD HOC de comunicações sem fio com múltiplas antenas

Abstract

Este trabalho estuda o desempenho de redes sem o ad hoc com nós habilitados com múltiplas antenas (MIMO) utilizando tecnologias-chave para permitir altas taxas de transmissão e/ou maior robustez à transmissão. Para tanto, busca-se avaliar as técnicas de transmissão do sistema Vertical Bell Labs Layered Space-Time (V-BLAST) (o qual permite a multiplexagem espacial) e do esquema de Alamouti (que explora a diversidade de transmissão). Para realizar este estudo, propomos uma implementação de um sistema MIMO que utiliza estas técnicas no simulador de rede NS-3. Esta implementa ção é baseada em modelos analíticos e expressões matemáticas resultantes das abstrações da decodi cação do sinal na recepção na camada física e consiste em simples modi cações na norma IEEE 802.11b que incluem não só os aspectos do cálculo da SINR e da BER, mas também como o mecanismo de detecção de portadora é realizado e como a negociação de 4 vias é con gurada. Os resultados de simulação para redes ad hoc IEEE 802.11 habilitadas com o esquema de Alamouti, sob canais com desvanecimento Rice, indicam ganhos signi cativos na vazão média da rede sobre sistemas de única antena, especialmente sob forte desvanecimento de múltiplos percursos. Além disso, os resultados para redes habilitadas com o sistema V-BLAST, sob canais com desvanecimento Rayleigh, mostram que, dependendo da con guração de antenas, ganhos signi cativos de vazão quase lineares podem ser alcançados, se os ganhos de diversidade forem explorados. Com base nestes resultados, é proposto um sistema MIMO híbrido com protocolo MAC adaptativo que comuta a técnica de transmissão de acordo com as condições do canal, a m de prover melhores ganhos de desempenho explorando as vantagens da diversidade e da multiplexagem. Este protocolo segue o paradigma do projeto com camadas interrelacionadas ( cross-layer design ) para realizar a comutação da técnica segundo informações trocadas pelas camadas física e MAC. Estudos são realizados para avaliar os melhores limiares de comutação a m de otimizar o desempenho. Os resultados de simulação mostram ganhos de vazão de rede maiores que o desempenho de redes utilizando cada técnica individualmente em toda a rede.