무선 랜 환경에서 공평성을 향상시키기 위한 적응적 매체 접근 제어 프로토콜에 관한 연구
An Adaptive Fair Medium access control to achieve short-term fairness in the IEEE 802.11 wireless LANs
- 발행기관 亞洲大學校 情報通信專門大學院
- 지도교수 劉昇和, 崔德圭
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 정보통신전문대학원 정보통신공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
일반적으로 무선 랜은 경쟁하는 단말들 중에 한 개의 단말이 결정되는 분산 MAC(Medium Access Control) 프로토콜인 IEEE 802.11 DCF를 사용한다. 이 프로토콜은 CSMA/CA(Carrier Sensing Multiple Access/Collision Avoidance) 방식과 백오프 메커니즘을 채택하며, 두 개 이상의 단말이 동시에 데이터 패킷을 전송할 때 충돌이 발생하게 되면 이진 지수 전송 방법(BEB, Binary Exponential Backoff)을 이용하여 충돌을 해결한다. 계속적으로 충돌이 일어나게 되면 전송이 지연되고, 공평성이 떨어지게 된다. 이 불공평성을 해결하기 위해 많은 연구들이 진행되어 왔는데, 그 중 FMAC(Fair Medium Access Control)은 각 단말이 짧은 구간 내에서 하나의 패킷을 전송하도록 설계된 프로토콜이다. 그러나 단말 수가 많아지면 충돌 확률이 높아지고 성능이 심하게 저하된다. 이를 해결하고자 본 논문에서는, 각 시간 간격동안 각 단말은 한 개의 패킷만을 전송하도록 하는 FMAC의 기본 개념을 적용한다. 그리고 각 단말들이 자신의 충돌 확률 정보를 유지하고 갱신하면서 동적으로 전송 기회를 조절하여 단말의 수와 관계없이 적응적으로 공평성과 성능을 높이고 전송 지연(Transmission Delay)을 낮추는 적응적 매체 접근 제어 알고리즘 AFMAC (Adaptive Fair MAC)을 제안한다. 제안된 방법의 성능은 시뮬레이션을 통해 기존 방법과 비교하였다. 시뮬레이션 결과는 단말 수에 상관없이 좋은 공평성과 높은 효율을 보인다.
more초록/요약
In general, the IEEE 802.11 protocol which operates in distributed coordination function(DCF) mode has become the default standard medium access control(MAC) protocol for wireless LANs. The DCF uses a binary exponential backoff(BEB) mechanism and CSMA/CA(Carrier Sensing Multiple Access/Collision Avoidance) method. Collision occur when two or more nodes transmit data packets at the same time. In order to solve the collision, the DCF uses a BEB mechanism. Fairness problem still remains to be solved. Many schemes have been proposed to overcome this unfairness. For example, FMAC has one successfully transmitted packet within an optimal period of time. However, performance significantly decreases in terms of collision and throughput when there are many nodes. To solve this problem, we propose a AFMAC(Adaptive FMAC) algorithm which uses the basic concept of FMAC. In the proposed algorithm, every station maintains and updates collision probability of packets sent from its own. Using the probability, the AFMAC dynamically adjusts its transmission chances. Therefore, the AFMAC can improve short-term fairness, throughput and transmission delay regardless of a number of nodes. Simulation results show that the proposed algorithm has a better performance than the FMAC algorithm.
more목차
본문차례
Ⅰ. 서론 = 1
Ⅱ. IEEE 802.11 DCF 개념 = 4
Ⅲ. 공평성 문제를 해결하기 위한 기존 방법 = 9
A. FI를 이용한 Fair MAC 프로토콜 = 9
B. STFQ를 이용한 분산 스케쥴링 = 11
C. FMAC(Fair Medium Access Control for Wireless LAN) = 13
Ⅳ. AFMAC(Adaptive Fair MAC) = 17
Ⅴ. 시뮬레이션 = 24
Ⅵ. 결론 및 향후 과제 = 37
참고문헌 = 38
목차
그림차례
그림 1. 무선 랜 환경 = 1
그림 2. IEEE 802.11 DCF 기본 매체 접근 방법 = 4
그림 3. IEEE 802.11 DCF RTS/CTS 매체 접근 방법 = 6
그림 4. DCF 패킷 전송 분포도 = 8
그림 5. AFMAC 흐름도 = 18
그림 6. 시뮬레이션 환경 = 23
그림 7. CPmax가 성능에 미치는 영향 = 25
그림 8. CPmin이 성능에 미치는 영향 = 26
그림 9. AFMAC 패킷 전송 분포도 = 28
그림 10. 긴 구간 공평성 비교 = 29
그림 11. 짧은 구간 공평성 비교 = 29
그림 12. 충돌 확률 비교 = 31
그림 13. 효율 비교 = 31
그림 14. 평균 지연 시간 비교 = 32
그림 15. AFMAC과 DCF가 공존하는 환경에서의 짧은 구간 공평성 비교 = 34
그림 16. AFMAC과 DCF가 공존하는 환경에서의 충돌 확률 비교 = 34
그림 17. AFMAC과 DCF가 공존하는 환경에서의 단말별 효율 비교 = 35
목차
알고리즘 차례
알고리즘 1. 공평한 공유 평가 및 경쟁 윈도우 조절 = 10
알고리즘 2. STFQ와 DCF를 이용한 분산 스케쥴링 알고리즘 = 12
알고리즘 3. FMAC 동작 절차 = 15
알고리즘 4. AFMAC 동작 절차 = 21
