DETECCIÓN DE PROBLEMAS DE LA RED Y POSIBLES SOLUCIONES

1.1 DETECCIÓN DE PROBLEMAS DE LA RED Y POSIBLES SOLUCIONES

En la presente sección, presentaremos algunos de losproblemas existentes en la implementación de conexiones TCP sobre enlaces wireless.

Los problemas existentes se basan en la incapacidad de TCP de discriminar cuándo la performance de la conexión ha disminuido debido a pérdidas en el enlace,común en las tecnologías wireless, y cuándo es debida a congestión en la red. El problema radica en que eltransmisor no puede determinar con cierto grado decerteza qué ha motivado la pérdida de un segmento.Cuatro aspectos inherentes a redes wireless pueden afectar decisivamente la performance de TCP [46]. Por un lado, la bit error rate (BER) del medio físico, que como ya mencionamos, puede ser del orden de 1x10-6 o peor. En segundo lugar debemos considerar que el ancho de banda disponible es en general menor al disponible en medio cableados. Una tercer componente es la posible movilidad de los componentes de la red lo que puede implicar cambios importantes en los tiempos de entrega de los segmentos. Finalmente, es común que el protocolo de capa de Enlace y en particular de la sub-capa MAC así como el protocolo de enrutamiento utilizado implique
necesariamente tener un overhead asociado a la movilidad y al aumento en la probabilidad de pérdida de tramas o paquetes. A los efectos de fijar ideas podemos considerar como ejemplo de protocolo de sub-capa MAC a la familia de estándares de IEEE para Wireless Local Area Network (WLAN) [26, 27, 28, 29, 30]. En ellos se especifica que para el envío de cada trama de datos en el modo de operación Distributed Coordination Function (DCF) se emplee un método de control de acceso al medio denominado carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA), protocolo que busca reducir la probabilidad de colisiones entre múltiples estaciones a través del evitado de las mismas. A los efectos de detectar portadora, además del mecanismo clásico de “escucha del medio” (detección física de portadora) se realiza una detección virtual de portadora utilizando four-way handshake, donde con dos tramas de control (RTS: Request To Send y CTS: Clear To Send) se reserva el medio, luego se envía la trama conteniendo los datos y posteriormente se espera una trama de control ACK que
confirma su recepción. Lo anterior es una muestra clara del overhead involucrado, pero hasta aquí no hemos considerado la movilidad de las estaciones. Durante la misma, una estación móvil puede estar asociada a una estación base (BS) a través de la cual recibe las tramas que provienen por ejemplo de la red cableada y unos milisegundos después, deberá estar asociada a otra estación base a la cual la primera deberá enviar las tramas que tuviera almacenadas para dicha estación.

Propuestas de mejora al TCP existente
sobre enlaces wireless
Se puede afirmar que una propuesta de mejora al TCP existente, sobre enlaces wireless, debe reunir el siguiente conjunto de características deseables [31]: End-to-end: los segmentos son reconocidos solamente luego de haber sido recibidos por el destinatario final.
Local: implementa cambios solamente sobre los componentes de red wireless, como puede ser en las estaciones base y en las estaciones móviles.
Two-Way: está diseñada para tráfico en ambas direcciones, desde la red cableada hacia el host móvil y viceversa, suponiendo que el mismo tiene intensidades similares.
Intermediate-Link: el algoritmo no asume una ubicación predeterminada del enlace wireless. Es decir, el mismo puede estar en cualquier lugar de la conexión, si está al principio será un enlace first-hop, si está al final será last-hop y también puede estar en algún lugar intermedio, como se da por ejemplo en el caso de enlaces satelitales.
Transparent: no necesita leer información del encabezado TCP en algún nodo intermedio.
Signaling: detecta y reporta la causa de la pérdida de los segmentos a las capas superiores, para tomar las acciones de recuperación apropiadas para evitar
retransmisiones indeseables. En el caso que las acciones sean tomadas por la capa de Transporte, se deberán hacer modificaciones en el código del TCP existente, lo cual puede llegar a ser un inconveniente. En contraposición a lo anterior, cabe señalar que
algunas implementaciones contienen otro conjunto de características que no son deseables para nuestro caso de estudio y que corresponde hacer una descripción de las
mismas para poder entender el motivo por el cual no son tenidas en cuenta en el presente análisis:
Split (Indirect-TCP) [32]: cuando el camino completo de la conexión es dividido en una conexión cableada y una wireless y se corre TCP en forma independiente en cada conexión. Cuando la transmisión de un segmento se completa en una conexión, se le envía un ACK a la fuente y se transmite a la otra conexión. Podemos señalar como principales desventajas de esta implementación las siguientes: los ACKs recibidos por la fuente no significan que los segmentos hallan sido recibidos por el supuesto destinatario, la transmisión de datos no es confiable y por último, al correr TCP en forma independiente en ambas conexiones y a diferentes ritmos, el buffer de la BS puede incurrir en overflow.
Global: si implementa cambios fuera de la red wireless.
One-Way: si está diseñada preferentemente para el tráfico en una dirección. Last-Hop: si el algoritmo asume que el enlace wireless esta ubicado en el extremo final de la conexión TCP.
Snooping: si se necesita leer en algún nodo intermedio información del encabezado TCP.
Hiding: si presupone que existe un servicio de capa de enlace confiable y que sus protocolos de retransmisión resuelven el problema de la pérdida de tramas, ocultando
el carácter lossy del enlace, hacia las capas superiores. La principal desventaja de las mejoras que usan esta característica es que, no obstante se oculten las posibles pérdidas, pueden llegar a existir retransmisiones en ambas capas, capa de enlace y de transporte tratando de responder a los mismos eventos de pérdidas, causando interacciones muy indeseables [39,40,41,42,43,44].