PROTOCOLO DE TRANSPORTE MEJORADO PARA EQUIPOS MOVILES, ORIENTADO AL MANEJO EFICIENTE DE ENERGÍA EN APLICACIONES STREAMIN

1. PROTOCOLO DE TRANSPORTE MEJORADO PARA EQUIPOS MOVILES, ORIENTADO AL MANEJO EFICIENTE DE ENERGÍA EN APLICACIONES STREAMING MULTIMEDIA JUAN PABLO GARNICA ESTUDIANTE MAESTRIA UdeA GRUPO MICROELECTRONICA Y CONTROL

2. ORDEN DE LA PRESENTACIÓN • PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA • MARCO TEÓRICO • OBJETIVOS • METODOLOGÍA • CRONOGRAMA • BIBLIOGRAFÍA

3. PLANTEAMIENTO DELPROBLEMA El mundo de hoy exige que las personas estén conectadas todo el tiempo en todas partes

4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Las aplicaciones que procesan diversos medios (Video, voz, datos) en tiempo real se hacen cada vez más necesarias (streaming multimedia)

5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Los sistemas móviles brindan la flexibilidad, comodidad y movilidad necesaria Las redes inalámbricas son una buena opción para la implementación de un sistema móvil

6. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Existen varios problemas relacionados con las redes inalámbricas: • Vulnerabilidad • Gran consumo ancho de banda • Altos niveles de latencia • Cobertura limitada • Medio heterogéneo • Fuente de energía limitada

7. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Sobresale el problema del manejo de la energía disponible Se puede abordar el tema del consumo de energía desde varios puntos: • Menor consumo de potencia • Mayor eficiencia de energía

8. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El diseño orientado a la eficiencia en el consumo de energía está relacionado con el algoritmo que usa el equipo El consumo de energía involucra todas las capas de la pila de protocolos. Se pueden proponer diversas formas de reducir consumo de acuerdo con las funciones que implementa cada una

9. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En las primeras capas de la pila de protocolos, no se tiene un manejo adecuado los recursos disponibles En las capas superiores se condicionan los mecanismos de aumento de eficiencia a las aplicaciones. En la capa de transporte se consigue un buen nivel de abstracción de la operación del sistema de comunicaciones, y es independiente de la aplicación particular

10. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El protocolo de transporte más popular es el TCP, que proporciona una comunicación confiable El protocolo se definió para redes cableadas, por lo que su operación decae cuando opera sobre una red inalámbrica

11. ORDEN DE LA EXPOSICIÓN • PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA • MARCO TEÓRICO • OBJETIVOS • METODOLOGÍA • CRONOGRAMA • BIBLIOGRAFÍA

12. MARCO TEORICO Se tratarán los siguientes conceptos: • Redes inalámbricas • Streaming Multimedia • Protocolos de comunicación • Fuentes de consumo • Estado del arte

13. MARCO TEORICO REDES INALÁMBRICAS Conjunto de equipos que se comunican entre sí de manera inalámbrica; es decir, sin ningún cable de conexión Según su arquitectura: • Infrastructure • Ad-hoc

14. MARCO TEORICO STREAMING MULTIMEDIA Estas aplicaciones proveen muchos tipos de servicios: noticias, entretenimiento, educación, etc. Usando este tipo de tecnología, los usuarios pueden comenzar a escuchar el audio o ver el video antes de que se descargue la totalidad de la información

15. PROTOCOLOS DE COMUNICACION MARCO TEORICO La pila de protocolos se presenta a continuación:

16. FUENTES DE CONSUMO MARCO TEORICO Pueden clasificarse en dos tipos: • Comunicación: Relacionado con la energía consumida por la interfaz inalámbrica • Cómputo: Relacionado con el procesamiento y otras tareas requeridas durante la comunicación Debe tenerse en cuenta el compromiso que existe entre ambos.

17. MARCO TEORICO ESTADO DEL ARTE Técnicas y estrategias sobre TCP para reducir el consumo de energía • Las características de limitación de potencia implementadas en TCP pueden hacerse más simples, transfiriendo ciertas funciones a otro lado [10] • Se pueden implementar técnicas como re-transmisionesy esquemas de corrección de error hacia delante

18. MARCO TEORICO • También puede implementarse un TCP que use el transmisor de manera predictiva • El buffer de transmisión – recepción TCP puede ser ajustado dinámicamente según las exigencias particulares de la aplicación y del medio En este proyecto se busca la implementación de determinadas acciones de acuerdo con el estado actual de los buffer, enfocado a las exigencias y características particulares de las aplicaciones streaming multimedia

19. ORDEN DE LA EXPOSICIÓN • PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA • MARCO TEÓRICO • OBJETIVOS • METODOLOGÍA • CRONOGRAMA • BIBLIOGRAFÍA

20. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Proponer una modificación del protocolo TCP para equipos móviles de una red wlan, eficiente energéticamente en aplicaciones streaming multimedia

21. OBJETIVOS ESPECIFICOS OBJETIVOS • Establecer una metodología para la medición del consumo de energía de los protocolos de comunicación para redes inalámbricas. • Evaluar la eficiencia energética del protocolo TCP en equipos móviles • Presentar una modificación del protocolo TCP, que permita aumentar la eficiencia energética para el caso de aplicaciones streaming multimedia sobre equipos móviles de una red wlan

22. ORDEN DE LA EXPOSICIÓN • PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA • MARCO TEÓRICO • OBJETIVOS • METODOLOGÍA • CRONOGRAMA • BIBLIOGRAFÍA

23. METODOLOGÍA Diagrama del Proceso Las comunicaciones inalámbricas se comportan de manera impredecible. Para ello, se analizan distintos escenarios típicos

24. ORDEN DE LA EXPOSICIÓN • PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA • MARCO TEÓRICO • OBJETIVOS • METODOLOGÍA • CRONOGRAMA • BIBLIOGRAFÍA

25. Actividad Actividad Mes 1 Mes 7 Mes 2 Mes 8 Mes 3 Mes 9 Mes 10 Mes 4 Mes 5 Mes 11 Mes 6 Mes 12 Evaluación técnicas medición consumo Evaluación técnicas medición consumo Establecer método medición consumo Establecer método medición consumo Evaluación del protocolo TCP Evaluación del protocolo TCP Definición de la propuesta Definición de la propuesta Evaluación de la propuesta Evaluación de la propuesta Publicación de resultados Publicación de resultados Elaboración de informes Elaboración de informes Publicación de resultados Defensa del proyecto Defensa del proyecto CRONOGRAMA

26. ORDEN DE LA EXPOSICIÓN • PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA • MARCO TEÓRICO • OBJETIVOS • METODOLOGÍA • CRONOGRAMA • BIBLIOGRAFÍA

27. BIBLIOGRAFÍA • [1] M. Stemm and R.H. Katz, Measuring and reducing energy consumption of network interfaces in hand-held devices, IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications, and Computer Science (1997). • [2] S. Udani and J. Smith, Power management in mobile computing (a survey), University of Pennsylvania (1996) • [3] Christine E. Jones, A Survey of Energy Network Protocols for Wireless Networks, Wireless Networks 7, 343-358, 2001. • [4] Davide Bertozzi, Transport Protocol Optimization For Energy Efficient Wireless Embedded Systems, Proceedings of the Design,Automation and Test in Europe Conference and Exhibition (DATE’03), 2003. • [5] Paul J.M. Havinga, Energy-efficient wireless networking for multimedia applications, Wireless communications and mobile computing, Wiley, 2001. • [6] H. Balakrishnan, V. N. Padmanabhan, S. Seshan, and R. H. Katz, “A comparison of mechanisms for improving TCP performance over wireless links,” IEEE/ACM Transactions on Networking (TON), vol. 5, no. 6, pp. 756–769, 1997. • [7] T. V. Lakshman, U. Madhow, and B. Suter, “TCP/IP performance with random loss and bidirectional congestion,” IEEE/ACM Transactions on Networking (TON), vol. 8, pp. 541–555, Oct. 2000. • [8] S. Avancha, V. Korolev, A. Joshi, and T. Finin, “Transport protocols in wireless networks,” in Proc. IEEE Intl. Conf. on Computer, Communication andNetworking, Oct. 2001.

28. BIBLIOGRAFÍA • [9] A. V. Bakre and B. R.Badrinath, “Implementation and performance evaluation of Indirect TCP,” IEEE Transactions on Computers, vol. 46, pp. 260– 278, Mar. 1997. • [10] Z. J. Haas and P. Agrawal, “Mobile-TCP: An asymmetric transport protocol design for mobile systems,” in Proc. Intl. Conf. on Communications, pp. 1054–1058, 1997. • [11] S. Chandra and A. Vahdat, “Application-specific network management for energy-aware streaming of popular multimedia formats,” in Proc. USENIX Annual Technical Conference, June 2002. • [12] E. Weigle and W. Feng, “Dynamic right-sizing: A simulation study,” in Proc. IEEE Intl. Conf. on Computer, Communication and Networking, Oct. 2001. • [13] A. Cohen and R. Cohen, “A dynamic approach for efficient TCP buffer allocation,” IEEE Transactions on Computers, vol. 51, pp. 303–312, Mar. 2002. • [14] L. Donckers, Paul J.M. Havinga, “Enhancing energy efficient TCP by partial Reliability”, University of Twente, department of Computer Science, 2002. • [15] L. Donckers, Paul J.M. Havinga, “Energy efficient TCP”, University of Twente, Department of Computer Science, Division: Computer Architecture and Embedded Systems, 2001. • [16] Davide Bertozzi, “Protocol stack and system software optimization for energy efficient wireless embedded systems”, St Journal of research - Volume 2 - Number 1 – Networked multimedia, University of Bologna, 2005.