Quality of service and application-level adaptation in a wireless ATM environment

Abstract

AB3:Diplomityössä kuvataan erään langattoman ATM-verkon kykyä ATM:lle määritellyn palvelun laadun tarjoamiseen. Lisäksi esitetään ohjelmistoarkkitehtuuri, joka näistä lähtökohdista adaptaatiomekanismia käyttäen pyrkii toteuttamaan käyttökelpoisen videokonferenssipalvelun kyseiseen ympäristöön.Laajakaistainen digitaalinen monipalveluverkko (B-ISDN) on konsepti, johon kuuluvien tietoliikenneverkkojen odotetaan tarjoavan yhteyden alussa neuvotellun liikennesopimuksen mukaista palvelua koko yhteyden keston ajan. Palvelun laadun takaaminen on verkon olennainen tehtävä. ATM on tekniikka, jolla konsepti on mahdollista toteuttaa. Käyttäen langallista siirtotietä ATM-protokollakerroksen alla saadaan aikaan siirtopalvelu, jossa siirtoviive, sen vaihtelu, siirtonopeus ja bittivirhesuhde pysyvät halutuissa rajoissa. Juuri tämänkaltaisia ominaisuuksia edellytetään audion ja videon siirrolle interaktiivisissa sovelluksissa. Langallinen ATM tarjoaa näin ollen sopivan perustan esimerkiksi videokonferenssipalvelun toteuttamiseksi. -Tilanne vaikeutuu, jos langallinen siirtotie korvataan langattomalla. Radiorajapinta rajoittaa mahdollisuuksia siirtopalvelun tarjontaan. Esimerkiksi bittivirhesuhde on huomattavasti suurempi langattomassa ympäristössä. Siirtopalvelun tasoon vaikuttaa langattoman terminaalin sijainti tukiaseman suhteen, samaten välillä olevat esteet. Tukiaseman vaihdon aikana palvelua ei välttämättä ole lainkaan tarjolla, eikä sen enempää uudessa tukiasemassakaan, jos sen olemassaolevat yhteydet eivät anna myöten uusille yhteyksille. -Esimerkit osoittavat palvelun laadun olevan langattomassa ATM:ssä huonompaa kuin langallisessa ympäristössä. Se saattaa lisäksi vaihdella dynaamisesti yhteyden aikana. Palvelun laadun takaaminen ei enää onnistu samaan tapaan kuin ATM:lle määritellään.Adaptaatio näyttää olevan hyväksytty menetelmä sovellusten sovittamiseksi tällaiseen ympäristöön. Tällöin sovellukset rajoittavat siirtopalvelun käyttöään silloin, kun sitä ei ole kokonaan tai osittain saatavilla, ja yrittävät toipua palvelukatkoksista. -

Capabilities of a particular wireless ATM network to offer guaranteed quality of service in a manner specified for ATM are characterized in this thesis. A software architecture aiming to provide a feasible videoconferencing service in this constrained environment, utilizing adaptation schemes, is presented.Telecommunication networks conforming to the Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN) concept are required to offer transmission services that agree to a negotiated traffic description for the whole connection lifetime. Quality of service guaranteeing is an essential function that this kind of a network is obliged to provide. -ATM technology implements this concept. Utilizing a fixed physical medium below the ATM protocol layer, it is able to offer transmission service with bounded transmission delay, delay variation, throughput and bit error rate. This is the very same requirement that is needed for audio and video transmission in interactive applications. Thus, fixed ATM offers a suitable basis for implementing, e.g., videoconferencing services. -The situation is less straightforward if the fixed physical layer is replaced with a wireless medium. The radio interface limits considerably the possibility to offer similar transmission services. The bit error rate, for instance, becomes notably higher in the wireless environment. Location of a mobile terminal relative to an access point, as well as obstacles between them affect the possibility of offering similar transmission services. During a handover, the service may not be available at all, which is also the case after the handover if existing connections in the new access point consume all its resources. -These examples reveal that the quality of transmission in wireless ATM is much worse than in its fixed counterpart. Furthermore, the service quality in wireless ATM may ,vary dynamically during the connection lifetime. Quality of service guaranteeing is no longer possible in a way specified for ATM. -Adaptation seems to be an accepted method to adjust applications to such environment. Adaptive applications lessen their resource usage when transmission service is partly or completely unavailable, being able to recover from this unavailability as well.