Dynamic Buffer Size Allocation in Wireless Mesh Networks for Non-Elastic Traffic

Resumen: Parametros fundamentales del desempeno de las redes de comunicaciones tales como la probabilidad de perdida de paquetes, el retardo de extremo a extremo, la utilizacion de los canales de transmision, etc., se ven altamente influenciados por el tamano de los buffers de los equipos de red. Estos parametros afectan directamente la calidad del servicio percibida por los usuarios finales. Un dimensionamiento dinamico del tamano de los buffers, a mas de favorecer una asignacion optima de memoria, ayuda a prevenir retardos exagerados y otros problemas asociados a buffers excesivamente grandes. Sin embargo, determinar dinamicamente el tamano de buffer adecuado que cumpla con algun requisito especifico de calidad de servicio, como la probabilidad de perdida, requiere el conocimiento exacto de ciertas funciones de distribucion de probabilidad que en la practica rara vez se encuentran disponibles. Una posible alternativa a este problema consiste en hacer que los dispositivos de red midan ciertos parametros disponibles y a partir de ellos inferir la informacion restante mediante la aplicacion del principio de maxima entropia. Por otra parte, los dispositivos inalambricos imponen restricciones adicionales debido al uso de canales compartidos y mas aun el efecto multi-salto en redes inalambricas de malla sin infraestructura. Este articulo se centra en la implementacion y evaluacion de un mecanismo de dimensionamiento dinamico de buffers basado en maxima entropia en redes inalambricas de malla. Los resultados obtenidos verifican el correcto funcionamiento y la mejora de prestaciones en diversos escenarios. Abstract: Fundamental network performance parameters as the packet loss probability, end-to-end delay, utilization of transmission channels, etc., are highly influenced by the buffer size of network devices. These parameters directly affect the quality of service perceived by end users. A dynamic buffer sizing can provide optimal memory allocation, and also helps to prevent exaggerated delays and other problems associated with excessively large buffers. Nevertheless, a dynamic determination of the proper buffer size that meets any specific quality of service requirement, as the packet loss probability, needs the exact knowledge of certain probability distribution functions which in practice are rarely available. A possible alternative to this problem is that network devices measure some available parameters and from them infer the remaining information by applying the maximum entropy principle. On the other hand, wireless devices impose additional restrictions due to the use of shared channels and even more to the multi-hop effect in infrastructure-less wireless mesh networks. This article focuses on the implementation and evaluation of a dynamic buffer sizing mechanism based on maximum entropy when it is applied in wireless mesh networks. Simulation results verify the proper operation and improved performance in different mesh scenarios.