Providing Throughput and Fairness Guarantees in Virtualized WLANs Through Control Theory

English
Publication: 
Providing Throughput and Fairness Guarantees in Virtualized WLANs Through Control Theory
Publishing date: 
April, 2012
Show in user profiles:: 
natkanie's picture
dr hab. inż.
Marek
Natkaniec
Ph.D.Hab.
kierownik katedry
room: 
D6/405
phone: 
+48 12 6174040
email: 
natkanie(at)kt(dot)agh(dot)edu(dot)pl
www: 
http://www.kt.agh.edu.pl/~natkanie
konsultacje: 
Wtorek, 13.00-14.00
consultations: 
Tuesday, 13.00 - 14.00
Informacje dodatkowe: 

Marek Natkaniec otrzymał tytuł magistra inżyniera w r. 1997 oraz stopień doktora nauk technicznych w dyscyplinie telekomunikacja w r. 2002 na Wydziale Elektrotechniki Automatyki i Elektroniki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. W r. 2013 uzyskał stopień doktora habilitowanego w dyscyplinie telekomunikacja na Wydziale Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Obecnie pracuje jako adiunkt w Katedrze Telekomunikacji Akademii Górniczo-Hutniczej. Jego zainteresowania są związane z sieciami bezprzewodowymi i w szczególności obejmują: lokalne sieci bezprzewodowe, projektowanie protokołów komunikacyjnych, zagadnienia jakości obsługi, a także modelowanie oraz analizę wydajności pracy sieci teleinformatycznych. Pracował jako członek komitetu programowego wielu konferencji międzynarodowych. Jest także recenzentem w czasopismach i konferencjach międzynarodowych. Pracuje bądź pracował aktywnie w takich projektach europejskich, jak: MOCOMTEL, PRO-ACCESS, DAIDALOS I, DAIDALOS II, CONTENT, CARMEN, MEDUSA, HECTOR, FLAVIA, PROACTIVE i RESCUE. Uczestniczy również w realizacji projektów badawczych finansowanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz projektów dla przemysłu. Jest zaangażowany w proces standaryzacji architektury GANA dla ETSI. Pracuje jako ekspert oraz konsultant w dziedzinie  sieci bezprzewodowych dla operatorów telekomunikacyjnych. Jest także członkiem Komitetu Redakcyjnego czasopisma Telekomunikacja Cyfrowa: Technologie i Usługi. Od roku 2005 jest opiekunem studenckiego koła naukowego „Telephoners”. Posiada status członka seniora IEEE. Jest współautorem sześciu książek oraz ponad stu publikacji naukowych.

Additional information: 

Marek Natkaniec received the M.Sc., Ph.D., and Ph.D.Hab. degrees in telecommunications from the AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland in 1997, 2002, and 2013 respectively. In 1997 he joined AGH University of Science and Technology as a researcher. Now, he works as an assistant professor at the Department of Telecommunications. His general research interests are in wireless networks. Particular topics include wireless LANs, protocol design, modeling and performance evaluation of communication networks, quality of service, and cooperation of networks. He has served as a Technical Program Committee member in many international conferences. He is a reviewer for international journals and conferences. He has actively participated in several European projects (MOCOMTEL, PRO-ACCESS, DAIDALOS I, DAIDALOS II, CONTENT, CARMEN, MEDUSA, HECTOR, FLAVIA, PROACTIVE, RESCUE) as well as grants supported by the Ministry of Science and Higher Education. He is involved in standardization activities for ETSI. He serves as an expert and a consultant to telecom operators in the area of wireless networks. He is a member of the Editorial Board of Digital Communications - Technologies and Services journal. Since 2005 he is advisor of the students' scientific circle "Telephoners". He is a senior member of IEEE. Marek Natkaniec has co-authored six books and over 100 research papers.

Author/s: 
Banchs A., Serrano P., Patras P., Natkaniec M.
Publication type: 
article
Publisher: 
Springer Mobile Networks and Applications
vol.: 
17
number: 
4
pages(from-to): 
435-446
Summary: 
With the increasing demand for mobile Internet access, WLAN virtualization is becoming a promising solution for sharing wireless infrastructure among multiple service providers. Unfortunately, few mechanisms have been devised to tackle this problem and the existing approaches fail in optimizing the limited bandwidth and providing virtual networks with fairness guarantees. In this paper, we propose a novel algorithm based on control theory to configure the virtual WLANs with the goal of ensuring fairness in the resource distribution, while maximizing the total throughput. Our algorithm works by adapting the contention window configuration of each virtual WLAN to the channel activity in order to ensure optimal operation. We conduct a control-theoretic analysis of our system to appropriately design the parameters of the controller and prove system stability, and undertake an extensive simulation study to show that our proposal optimizes performance under different types of traffic. The results show that the mechanism provides a fair resource distribution independent of the number of stations and their level of activity, and is able to react promptly to changes in the network conditions while ensuring stable operation.
publikuj: 
na wszystkich stronach