IEEE 802.15.4와 IEEE 802.11g/n의 중첩 채널 간 간섭에 관한연구

이성훈,박원재,권구인 한국차세대컴퓨팅학회 2011 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.7 No.1

USN(Ubiquitous Sensor Network)의 Phy/Mac layers 표준인 IEEE 802.15.4와 무선 랜(Wireless Lan)의 Phy/Mac layers 표준인 IEEE 802.11은 데이터 통신을 위해 같은 ISM 2.4GHz 대역을 사용한다. 따라서 데이터 전송 시 radio power 0 dBm의 IEEE 802.15.4가 radio power 16 dBm의 IEEE 802.11에 의해 간섭의 영향 클 것으로 예상된다. 본 논문은 IEEE 802.11의 최신 버전인 g와 n이 IEEE 802.15.4와 중첩된 채널을 동시에 사용 할 때 각각 어떠한 형태로 간섭의 영향을 미치는지 실험하였다. 그 결과 IEEE 802.11g/n 채널의 center frequency에 가까이 위치할수록 IEEE 802.15.4 채널들은 심한 간섭을 받았으며 IEEE 802.11의 전송속도가 증 가할수록 bit error가 발생한 packet의 비중이 감소하고 반대로 패킷 전체가 수신이 되지 않는 loss packet의 비중이 증가하는 현상을 살펴볼 수 있었다.

차세대 IEEE 802.11 무선 랜 기술

손위평,이옥환,최성현,신연철,김성원,서지훈 에스케이텔레콤 (주) 2013 Telecommunications Review Vol.23 No.4

최근 와이파이를 탑재한 기기들이 널리 보급되면서 실 생활에서 와이파이에 대한 사람들의 의존도는 더욱 높아지고 있다. 10여년 전부터 논의되어 오늘날에 이른 와이파이 기술은 IEEE 802.11n의 등장으로 이미 수백 Mbps의 고속 데이터 전송을 지원할 수 있게 되었다. 현재 논의 중인 차세대 IEEE 802.11무선랜 표준 기술은 진화 방향에 따라 HD 급 비디오의 무선 전송 서비스를 지원하기 위한 초고속 무선랜 IEEE 802.11ac와 IEEE 802.11ad, 1 GHz 이하 주파수 대역을 사용하여 광역 전송을 가능하게 하는 IEEE 802.11af와 IEEE 802.11ah, 사용자의 편의성을 위하여 초기 링크 구성 시간을 대폭 줄이기 위한 IEEE 802.11ai와 접속 전(pre-association) 단계의 service discovery를 위한 IEEE 802.11aq 등으로 나눌 수 있다. 본고에서는 기존 IEEE 802.11무선랜 기술의 발전 역사와 차세대 IEEE 802.11 무선랜 기술의 표준화 추진 현황 및 주요 연구 이슈들에 대해 기술하고자 한다.

무선 데이터 망에서 IEEE 802.11 브로드캐스트 기법의 성능 분석

박재성(Jaesung Park),임유진(Yujin Lim),안상현(Sanghyun Ahn) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.5

IEEE 802.11 표준은 무선랜, 애드 혹 망 및 차량간 통신 망 등 무선 데이터 망에 광범위하게 이용되고 있다. 이에 따라 망성능 최적화 및 효과적인 망 자원 관리 기법의 개발을 위해 IEEE 802.11의 성능 분석이 광범위하게 이루어져 왔으나 대부분의 성능 분석 연구들은 데이터 평면에서 유니캐스트 전송 기법의 성능에 관한 것들이었다. 그러나 무선 데이터 망에서는 망형상 관리, 노드 사이의 경로 관리 및 데이터 전송 방법으로 IEEE 802.11 브로드캐스트 기법을 이용하고 있다. 따라서 IEEE 802.11 브로드캐스트 기법의 성능에 대한 정확한 이해는 무선 데이터 망 설계를 위해 매우 중요하다. 이에 따라 본 논문에서는 노드의 전송 범위, 데이터 전송율, 최소 경합 윈도우의 크기와 같은 IEEE 802.11 시스템 파라미터 뿐만 아니라 노드의 수, 망의 부하, 전파 전송 환경과 같은 망 운용 환경을 모두 고려하여 IEEE 802.11 브로드캐스트 기법의 성능을 송신 노드와의 거리에 따른 브로드캐스트 프레임 수신 확률 측면에서 분석한다. 제안된 분석 프레임은 망 환경과 관련된 모든 파라미터들을 고려하기 때문에 동적인 무선 데이터 망 환경을 위한 적응성 있는 제어 기법 개발에 이용될 것으로 기대된다. The IEEE 802.11 standard has been used for wireless data networks such as wireless LAN, ad-hoc network, and vehicular ad-hoc network. Thus, the performance analysis of the IEEE 802.11 specification has been one of the hottest issues for network optimization and resource management. Most of the analysis studies were performed in a data plane of the IEEE 802.11 unicast. However, IEEE 802.11 broadcast is widely used for topology management, path management, and data dissemination. Thus, it is important to understand the performance of the broadcast scheme for the design of efficient wireless data network. In this context, we analyze the IEEE 802.11 broadcast scheme in terms of the broadcast frame reception probability according to the distance from a sending node. Unlike the other works, our analysis framework includes not only the system parameters of the IEEE 802.11 specification such as transmission range, data rate, minimum contention window but also the networking environments such as the number of nodes, network load, and the radio propagation environments. Therefore, our analysis framework is expected to be used for the development of protocols and algorithms in a dynamic wireless data network.

무선 랜 기반 V2X 통신에서의 보조 수신기를 활용한 동작에 따른 영향

홍한슬 ( Hanseul Hong ),김용호 ( Ronny Yongho Kim ) 한국항행학회 2018 韓國航行學會論文誌 Vol.22 No.4

자율주행을 현실화하기 위해 각국에서는 관련 통신 표준을 기반으로 시스템을 구성하고 있으며, 그 중 무선랜 표준을 제정하는 IEEE에서는 IEEE 802.11p와 WAVE 계열 표준을 제정하여 차량 통신용 무선 통신을 지원하고 있다. 최근 저전력 동작이 부각됨에 따라 보조 수신기를 활용하는 표준인 IEEE 802.11ba이 진행 중이며, 그 사용 예시에는 V2P 동작을 포함하고 있다. 이 때, V2X 통신에 사용되는 무선 랜 표준인 IEEE 802.11p가 IEEE 802.11ba와 같이 사용 될 경우, 기존 IEEE 802.11ba에서의 추가적인 wake-up frame의 전송으로 인해 채널 용량이 지나치게 낮아져 지연 시간 요구사항을 맞추지 못할 수 있다. 본 논문에서는 차량용 무선랜 표준인 IEEE 802.11p 및 WAVE가 최근 개발되고 있는 저전력 표준인 IEEE 802.11ba 표준과 결합될 때의 시스템 구성 방법을 제시하고 성능 분석과 고찰을 통해 미래 자율주행 통신에서 IEEE 802.11ba를 이용한 저전력 V2P 동작을 효과적으로 사용하기 위한 고려사항 및 개선 방안을 제시하고자 한다. To realize the self-driving technology, there have been various system designs based on the related V2X standards, especially the IEEE 802.11p and WAVE standard supporting the WLAN V2X communication. On the other hand, the new standard IEEE 802.11ba defining supplementary wake-up radio operation is now under standardization targeting the low power operation, and it includes the V2P operation in use cases. However, if IEEE 802.11ba is used with the IEEE 802.11ba for V2X operation, the additional transmission procedure of wake-up frame in IEEE 802.11ba may cause the congestion problem and fails to meet the delay requirement. In this paper, the system structure of the combination of IEEE 802.11ba with the 802.11p is studied. In addition, based on the analysis and simulation, the considerations and improvements for effective low-power V2P communication in future self-driving technology using IEEE 802.11ba are proposed.

IEEE 802.11 무선랜에서의 PMK Caching과 결합된 효율적인 세션 키 도출 알고리즘

박창섭,우사무엘 보안공학연구지원센터(JSE) 2010 보안공학연구논문지 Vol.7 No.3

최근 들어 320Mbps의 속도를 지원하는 IEEE 802.11n표준의 등장으로 인해 기업의 사무실, 대학캠퍼스, 산업용 창고 등 다양한 분야에서 광범위하게 IEEE 802.11 기반의 무선랜 사용이 증가하고 있다. 그러나 IEEE 802.11에서 제안하고 있는 사용자 인증과 세션 키 도출 방식은 사용자의 이동이 빈번한 무선랜 환경에서 안전하고 빠른 핸드오프를 지원하기에는 많은 문제점을 내포하고 있다. 본 논문은 이러한 문제점들을 해결하기 위해 난수집합과 PMK Caching기능을 이용한 4-Way 핸드쉐이크 프로토콜보다 안전하고 효율적인 2-Way 핸드쉐이크 프로토콜을 제안한다. Recently, with an advent of IEEE 802.11n standard to support maximum speed of 320Mbps, use of WLAN based on IEEE 802.11 is increasing in the various fields including offices of the enterprise, campus of the colleges and warehouse for industry. However, both user authentication and session key derivation method presented in IEEE 802.11 have many problems in supporting secure and fast handoff in the WLAN environment where users move frequently. In this paper, that a new 2-Way Handshake protocol in proposed which is more secure and efficient than the 4-Way Handshake protocol using a random number set and PMK Caching in the IEEE 802.11i to solve the security problems.

IEEE 802.11ah와 IEEE 802.11af의 표준화 및 기술 동향

유희정 에스케이텔레콤 (주) 2013 Telecommunications Review Vol.23 No.4

본 논문에서는 IEEE 802.11에서 최근 가장 많은 관심을 받으면서 표준화가 진행되고 있는 IEEE 802.11ah와 IEEE 802.11af의 표준화 및 기술 동향에 대해서 논하고자 한다. 두 표준은 모두 1GHz 이하 대역에서 비면허 통신 장비들이 동작하는 무선랜을 정의하고 있으며, 전송률 보다는 커버리지 확장을 목표로 하고 있다. IEEE 802.11ah에서는 전송 거리 확장을 위한 기술, 다수의 STA를 지원하며 효율적으로 채널에 접속할 수 있는 기술, 간단한 제어 프레임들 등을 정의하고 있다. 그리고 IEEE 802.11af에서는 TV 채널 대역폭에 맞는 물리계층 변화와 TV white space (TVWS) 데이터베이스를 활용한 링크 형성 그리고 이동성 및 시간에 따른 TVWS의 변화에 대응하는 방식 등을 주요 기술로 논하고 있다. 이와 같은 표준들은 무선랜에서의 새로운 변화를 추구하고 있는 분야로서 시장적 측면이나 기술적 측면에서 큰 의미를 갖고 있다.

고속 처리량을 위한 NS-2 기반 IEEE 802.11n MAC/PHY 연동 기법 분석

김주석(Joo-Seok Kim),이윤호(Yun-Ho Lee),송재수(Jae-Su Song),김경석(Kyung-Seok Kim) 한국콘텐츠학회 2009 한국콘텐츠학회논문지 Vol.9 No.7

최근 무선 인터넷 수요의 증가와 더불어 IEEE 802.11 WLAN의 표준화 작업도 활발히 진행 중이다. 고속처리량을 위한 IEEE 802.11n의 연구 동향은 크게 두 가지로 MAC 계층에서 패킷 간의 Aggregation을 통하여 시스템 처리량을 높인 결과와 PHY 계층에서 MIMO 시스템을 적용하여 데이터 전송속도를 높인 결과로 정리될 수 있다. 그러나 아직까지 MAC 계층과 PHY 계층의 연동을 고려하여 IEEE 802.11n의 성능 분석을 보인 결과는 발표되지 않았다. 본 논문에서는 IEEE 802.11n 시스템에서 MAC 계층과 PHY 계층의 연동을 고려하여 성능을 분석한다. MAC 계층에서의 A-MPDU 기법과 PHY 계층에서 MIMO 방식을 적용한다. 결과적으로 기존의 방식에 비해 데이터 전송속도의 증가와 처리량이 향상되었음을 보인다. 또한, MAC과 PHY의 연동을 고려하여 현실성 있는 시뮬레이터인 NS-2를 사용하기로 한다. IEEE 802.11 WLAN(Wireless Local Area Network) standard is currently developing with increased wireless internet demand. Study trends of IEEE 802.11n for high throughput show two aspects, enhanced system throughput using aggregation among packets in MAC(Medium Access Control) layer, and better data rates adapting MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) in PHY(Physical) layer. But, no one demonstrates IEEE 802.11n system performance results considering MAC and PHY connection. This paper adapts A-MPDU(Aggregation-MAC Protocol Data Unit) method in MAC layer and MIMO in PHY layer for IEEE 802.11n system. Consequently, Simulation results show enhanced throughput and data rates compared to existing system. Also, We use NS-2(Network Simulator-2) considering MAC and PHY connection for reality.

동적인 Backoff 알고리즘을 적용한 IEEE 802.11 Multi-hop Ad Hoc 네트워크에 관한 연구

김동호(DongHo Kim) 인문사회과학기술융합학회 2018 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.8 No.5

기존 IEEE802.11 DCF 기반 멀티-홉 애드-혹 네트워크에서 지역기반으로 인한 자원 경쟁 및 숨겨진 단말기(hidden terminals)로 인한 충돌 증가로 인해 유선 네트워크와 비교하여 훨씬 더 높은 패킷 손실이 발생한다. 또한 IEEE 802.11 DCF에서 채널 capture에 의한 불공정(unfairness) 문제가 발생된다. 본 논문에서는 기존 IEEE802.11 기반 멀티-홉 애드-혹 네트워크가 갖는 처리량 저하 및 불공정성 문제를 해결하기 위하여, time-dependent priority 방식의 DBA(dynamic backoff algorithm)를 제안한다. 제안하는 DBA는 멀티-홉 애드-혹 네트워크의 채널 공유로 발생하는 intra-flow 경쟁 및 inter-flow 경쟁 상황과 혼잡 상황을 분리하여 처리한다. DBA는 경쟁 상황에서는 기다리는 시간에 따라서 우선순위를 올리고 혼잡 상황에서는 우선순위를 낮춘다. 또한 숨겨진 단말기 문제를 해결하기 위하여 signal capture 기법을 도입하였고, DBA는 귀중한 무선 자원을 낭비하지 않고 패킷 전송을 스케줄링 한다. 본 논문은 시뮬레이션을 통해 제안하는 DBA 알고리즘이 기존 IEEE 802.11과 비교하여 처리량 및 공정성을 향상시킴을 확인하였다. In existing IEEE802.11 DCF based multi-hop ad-hoc network, much higher packet loss occurs compared to a wired network due to location based resource competitions and increased collisions due to hidden terminals. IEEE 802.11 DCF causes unfairness due to the channel capture. In this paper, we propose a dynamic backoff algorithm (DBA) with time-dependent priority scheme in order to solve the problem of throughput degradation and unfairness of existing IEEE802.11 based multi-hop ad-hoc network. The proposed DBA handles the congestion and the intra-flow contentions and the inter-flow contentions that arise as a result of channel sharing in a multi-hop ad hoc network separately. DBA increases priority according to waiting time in the contentions and decreases in the congestion. We also introduced a signal capture technique to solve the hidden terminals problem and DBA schedules packets without wasting precious wireless resources. In this paper, we confirmed through simulation that the proposed DBA algorithm improves throughput and fairness compared to the existing IEEE 802.11.

IEEE 802.11에서의 접근 제어를 위한 Lightweight 패킷 인증

이근순(KeunSoon Lee),김효진(HyoJin Kim),송주석(JooSeok Song) 한국정보보호학회 2005 정보보호학회논문지 Vol.15 No.4

IEEE 802.11은 보안상의 문제점이 많다는 것이 알려지게 되어, 강한 보안성을 제공하는 IEEE 802.11i 표준이 제안, 채택되었다. 하지만, 이는 WLAN을 단순히 웹 서핑을 하는데 사용하는 대부분의 사용자들에게 너무 많은 오버헤드를 요구한다. 한편, 통신을 하기 위해서는 노드 인증(node authentication)뿐만이 아니라 패킷 인증(packet authentication)도 필요하다. IEEE 802.11i에서는 이를 위해 TKIP(Temporal Key Integrity Protocol)과 CCMP(CTR with CBC-MAC Protocol)가 사용되지만, 오버헤드가 크다. 이 논문에서는 단순한 웹 서핑을 위한 오버헤드가 적은 패킷 인증 방법인 Lightweight Packet Authentication(LIPA)을 제안한다. 또한, LIPA의 성능을 TKIP, CCMP와 비교해보고, 특히 패킷 전송 시에 LIPA가 효율적이라는 것을 알아본다. Because IEEE 802.11 has several security vulnerabilities, IEEE 802.11i was proposed and accepted. But IEEE 802.11i has much overhead for most of users for the web surfing. Besides not only node the authentication but also the packet authentication is needed to communicate. Although IEEE 802.11i uses TKIP(Temporal Key Integrity Protocol) and CCMP(CTR with CBC-MAC Protocol), they have a lot of overheads. In this paper, Lightweight Packet Authentication(LIPA) is proposed. LIPA has less overhead and short delay so that it can be affordable for simple web-surfing which does not need stronger security. After comparing performances of LIPA with those of TKIP and CCMP, LIPA is more efficient than other schemes for transmitting packets.

Frame Aggregation 기법을 적용한 IEEE 802.11n 시스템 성능 분석

이윤호(Yun-Ho Lee),김주석(Joo-Seok Kim),김경석(Kyung-Seok Kim) 한국콘텐츠학회 2009 한국콘텐츠학회논문지 Vol.9 No.12

IEEE 802.11n은 MAC 계층에서 100Mb/s이상의 데이터 처리량을 달성하므로 초고속 데이터 통신을 지원하는 차세대 무선랜의 표준으로 각광받고 있다. IEEE 802.11n의 연구 동향은 크게 두 가지로 MAC 계층에서 패킷 간의 결합을 통하여 데이터 처리량을 높인 부분과 PHY 계층에서 다중 안테나 기법을 적용하여 데이터 전송속도를 높인 부분으로 정리된다. 그러나 전자는 무선 채널을 고려하지 않음으로 현실성이 결여되어 있었고, 후자는 패킷 간의 결합을 간과함으로 현실적인 처리량 결과를 얻을 수 없었다. 그래서 본 논문에서는 IEEE 802.11n 시스템에서 MAC 계층과 PHY 계층의 연동을 고려하여 성능을 분석한다. 또한, MAC 계층에서는 멀티 서비스를 고려한 A-MPDU, A-MSDU기법을 적용하고, PHY 계층에서는 WLAN MIMO TGn 채널 모델 사용과 함께 SVD 기법을 적용함으로 다중 안테나 기법과 무선 채널을 모두 고려하면서 IEEE 802.11n 시스템의 현실적인 데이터 처리량을 분석한다. 시뮬레이터는 전 계층을 고려하여 Ns-2를 사용하기로 한다. IEEE 802.11n is an ongoing next-generation WLAN(Wireless Local Area Network) standard that supports a very high-speed connection with more than 100Mb/s data throughput measured at the MAC(Medium Access Control) layer. Study trends of IEEE 802.11n show two aspects, enhanced data throughput using aggregation among packets in MAC layer, and better data rates adapting MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) in PHY(Physical) layer. But, the former doesn't consider wireless channel and the latter doesn't consider aggregation among packets for reality. Therefore, this paper analyzes data throughput for IEEE 802.11n considering MAC and PHY connection. A-MPDU(Aggregation-MAC Protocol Data Unit) and A-MSDU(Aggregation -MAC Service Unit) is adapted considering multi-service in MAC layer, WLAN MIMO TGn channel using SVD(Singular Value Decomposition) is adapted considering MIMO and wireless channel in PHY layer. Consequently, Simulation results shows throughput between A-MPDU and A-MSDU. Also, We use Ns-2(Network simulator-2) for reality.