L'ordonnancement dans les réseaux sans fils (canal multidébit)

Chapitre 6, section 1.2.2

Optimal Radio Channel Allocation Multi Rate Transmission ( [Issaiyakul_99])

L'algorithme ORCA_MRT est basé sur l'optimisation par l'algorithme Hongrois. La matrice de coût est modifiée en fonction de l'état du canal et des compteurs de retard. Les flux en retard sont favorisés proportionnellement à leur compteur de retard. Après la transmission, les compteurs de retard1 _{sont mis à jour comme suit :}

E i=−[max k W_kt_1,t rk −Wit1,t  ri ]

Channel State Independent Wireless Fair Queuing ([Lin&_00])

L'algorithme CS-WFQ utilise le STFQ (start -time fair queuing) comme modèle de service sans erreurs. Les paquets sont transmis par étiquette de début de service (6.3) croissante. En CS-WFQ, le poids r'i utilisé dans l'étiquette de fin de service (6.4) diffère

du poids de débit initial ri. Ce poids r'i évolue en fonction de l'état du canal :

r 'i=

ri

maxWi

th

, Wit 

où Wi (t) = Wi (0, t) correspond au débit du flux i et Wthi est le

seuil en dessous duquel un flux qui a eu un mauvais canal n'est plus favorisé. Les auteurs opposent leur «compensation immédiate» à la «compensation différée» de la plupart des algorithmes. Cependant, à l'opposé des algorithmes à «compensation différée», on ne vérifie pas que les conditions canal d'un flux en retard se sont améliorées. Un flux «en retard» est donc susceptible de gâcher la ressource parce que la compensation a été trop rapide. Notons que les performances de cet algorithme dépendent fortement des seuils Wth

i.

Channel Adaptive Fair Queuing ([Wang&_04])

L'algorithme CAFQ utilise le STFQ (start -time fair queuing) comme modèle de service sans erreurs. Un flux est dit en avance s'il a reçu plus d'opportunitésdans le service réel (sur canal radio) que dans le service sans erreurs. Le compteur E représente ici la différence entre le service réel et le service sans erreurs. Si le compteur E(i) est positif, le flux est en avance sinon le flux est dit normal.

Un flux i normal est sélectionné en fonction d'un paramètre υiN Dans le service réel, on

sélectionne en priorité les flux normaux ; le choix se porte sur celui qui a le plus faible

υiN. Les flux en avance sont caractérisés par un paramètre υiA. Si aucun flux normal n'est

actif, le flux en avance qui a le plus faible υiA est sélectionné. Lorsqu'un flux transmet,

son paramètre υiN(respectivement υiA) est mis à jour comme suit :

_iN=_iN L

ri f m

 ; f (m) η augmente avec le mode de transmission m (il évolue de 0

à 1 quand le mode augmente de 0 à M).

Un flux virtuel, dit de compensation, reçoit un poids de débit et entre en compétition avec tous les flux actifs durant l'ordonnancement du modèle sans erreurs. Les flux constituant ce flux virtuel sont les flux normaux (E(i) ≤0) qui ont le meilleur état de canal (mi = M) pour effectuer une compensation efficace. Ils sont classés dans une

queue, le flux de tête a le plus grand retard (max│E(i)│). Lorsque ce flux virtuel est choisi par le modèle sans erreurs (STFQ), le flux i placé en tête de queue du flux virtuel de compensation transmet et on applique E(i) = E(i)+L. Sinon, le service réel choisi le plus faible υiN parmi les flux normaux ou si besoin le plus faible υiA parmi les flux en

avance. Dans cet algorithme, les flux en avance peuvent connaître de longue période de «famine» car aucune dégradation gracieuse de service ne leur est accordée.

MultiRate Fair Queueing ([Wang&_05])

Dans le MR-FQ, chaque flux possède un temps virtuel vi qui lui est propre. Le flux

sélectionné présente le plus faible temps virtuel vi. Le MR-FQ possède trois modules :

un module de sélection de débit, un module de dégradation de service (pour les flux en avance) et un module de compensation. Les flux sont classés en deux catégories (notées ΨRT et ΨNRT) : temps réel (ΨRT pour real time) et non temps réel (ΨNRT pour non real

time). Ces deux classes interviennent dans le module de compensation et de dégradation

de service.

Le flux i sélectionné initialement peut transmettre si :

● le module de sélection de débit le permet (le débit c retourné est positif) ● le module de dégradation de service ne l'oblige pas à abandonner son service.

Lorsque le flux i sélectionné initialement transmet, son temps virtuel vi est mis à jour :

vi=vi L_r i

×cmax

c (1) où L est la longueur du paquet, cmax est le débit maximum de

transmission sur le canal, c est la sortie du module de sélection de débit et enfin ri est le

poids de débit du flux. Chaque flux a un compteur E. Les flux en retard (respectivement en avance) ont un compteur positif (respectivement négatif). Un flux dont le compteur est nul est dit satisfait.

Dans le module de sélection de débit, le mode de transmission qu'un flux peut utiliser dépend des conditions radio et surtout de son «retard relatif» : Ei / ri .

Le module fonctionne avec des seuils (δ1 ≥ ... δM-1 ≥ δM)1 associés aux modes de

transmission utilisables (c1 ≤...cM-1≤ cM ) . Si M

lagi

ri

_{M −1} (c'est à dire un faible retard relatif) et que le meilleur mode de transmission possible pour le flux i vaut cM

alors le module retourne c = cM , dans le cas contraire (c'est à dire des conditions radio

moyennes voire faibles) le débit retourné est négatif. Cela signifie qu'un flux n'a le droit

1 Nos conventions concernant la numérotations des modes sont opposées à celles des auteurs , ce qui inverse le sens des inégalités. Le sens de leur proposition est évidemment préservé.

de transmettre avec un débit moyen (c ≤ cM ) que s'il a un «retard relatif» important.

Lorsque le débit indiqué par le module de sélection de débit est négatif, le module de compensation est lancé.

Dans le module de compensation, la classe ΨRT est choisie pour recevoir l'opportunité de

transmission cédée si υ'RT ≤ υ'NRT ; ces paramètres sont des temps virtuels qui

représentent la compensation reçue par chacune des classes. Si la classe ΨRT (resp. ΨNRT)

est choisie, υ'RT (resp. υ'NRT ) est incrémenté de L/r'RT (resp. L/r'NRT ). Le poids r'RT est

inférieur au poids r'NRT pour favoriser la classe temps réel. Quand un flux j est choisi en

compensation (quelque soit sa classe), il présente le temps virtuel de compensation υcomp,j le plus faible ; ce dernier est mis à jour par une formule similaire à l'équation (1).

Les compteurs deviennent : E(i)= E(i)+L et E(j)= E(j)-L. Le temps virtuel du flux initial

i est actualisé : vi=vi L_r

i .

Dans le module de dégradation de service, un flux en avance peut recevoir une quantité de service supplémentaire proportionnelle (facteur α) à son quantité de service en cours. Comme dans le module de compensation, deux facteurs αRT et αNRT distinguent les

classes temps réel et non temps réel.

Certaines décisions du MR-FQ rappellent le WFS notamment la mise à jour des compteurs lorsqu'un flux en retard devient inactif (il n'a plus de paquets à transmettre) ou la reprise d'un flux en avance après le module de dégradation gracieuse de service lorsqu'il n'a pu être remplacé par un flux en retard.

En MR-FQ, les quantités de service en temps et en débit sont bornées sur tout intervalle de temps. L'intervalle de temps au bout duquel un flux rattrape son retard est majoré. Cependant, les expressions des bornes sont complexes. De plus, le MR-FQ maintient jusqu'à cinq temps virtuels différents pour distinguer les quantités de service d'un flux reçues directement, en compensation, en service additionnel, en dégradation de service etc... Par ailleurs, les règles du module de sélection de débit interdisent à un flux en avance d'utiliser de faibles débits de transmission ; le module de compensation est alors appelé. Cela peut se comprendre s'il y a vraiment un flux en retard qui peut transmettre, mais cette condition n'est pas assurée. Dans l'hypothèse où aucun flux en retard ne peut transmettre, l'opportunité de transmission est simplement perdue.

Opportunist Weigthed Fair Queuing ([Khawam_06])

Dans l'OWFQ, l'état du canal est introduit dans l'étiquette de fin de service pour favoriser les utilisateurs ayant un bon canal. L'étiquette de fin de service n'est calculée que pour les paquets de tête de queue :

F  pik=S pik

L  pik

ricmi

où mi est le mode de transmission adapté au flux i à l'instant

T d'ordonnancement et cM est la capacité du mode m. L'étiquette de début de service est

inchangée. Les garanties en terme d'équité sont données par : ∣Wit1,t2 ri −Wjt1,t2 rj ∣Lmax 1_r i  1 rj  1 cminmax 1ri , 1rj 