무선 멀티미디어 통신을 위한 링크 계층 프로토콜에서의 재전송 기법

전화숙(Wha Sook Jeon),정동근(Dong Geun Jeong) 한국정보과학회 1999 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.26 No.5

멀티미디어 서비스를 제공하는 미래의 이동통신 시스템에서는 데이타의 신뢰성 있는 전송을 위해 물리계층에서 제공하는 프레임 에러율을 감소시켜야 한다. 이를 위해 라디오링크프로토콜(RLP: radio link protocol) 계층에서는 ARQ(automatic repeat request) 기법을 사용한다. 본 논문에서는 멀티미디어 서비스를 제공하는 차세대 이동통신 시스템에 적용될 수 있는 새로운 SR(selective repeat) ARQ 기법을 제안하고 그 성능을 분석한다. 제안한는 SR 기법은 재전송이 반복될수록 NAK(negative acknowledge) 수와 재전송 프레임 수를 지수적으로(exponentially) 증가시킴으로써 프레임 손실 확률을 감소시킨다. 또한 제안한 SR 기법의 성능을 기존의 전형적인 SR 기법 및 IS-707의 SR 기법과 비교하였다. 비교 결과, 제안한 SR 기법은 프레임 손실 확률과 프레임 전송지연 측면에서 다른 두 비교대상 SR 기법들에 비해 더 나은 성능을 제공한다. In the future land mobile communications systems supporting multimedia survices, the frame error rate from the physical layer must be reduced enough low for reliable data transmission. For this, the automatic repeat request (ARQ) scheme is used at the radio link protocol (RLP) layer. This paper proposes a new selective repeat(SR) ARQ scheme for multimedia communications in the future mobile networks and analyzes its performance. In the proposed SR scheme, both the number of NAK frames and the number of the retransmission frames increase exponentially as the retransmission attempt is repeated. This makes lower the frame aborting probability in the receiving RLP. The performance of the proposed SR scheme is compared with those of the traditional SR and IS-707 SR schemes. As a result, the proposed SR scheme outperforms two comparative schemes in the frame aborting probability and the frame transmission delay.

다중우선순위체제 분산큐 프로토콜에서의 패킷지연 분석

전화숙(Wha Sook Jeon) 한국정보과학회 1991 정보과학회논문지 Vol.18 No.1

이 논문은 IEEE 802.6 MAN인 DQDB 시스템에서 기존의 데이타와 같은 비동시성 트래픽을 전송하는데 사용되는 분산큐 프로토콜의 전송지연을 해석적으로 분석한다. 분산큐 프로토콜은 버스상에 흩어져 있는 노드들 전제에 대해 하나의 전송큐를 형성하여 세그먼트들의 전송순서를 결정하므로, 버스의 길이가 짧다는 가정하에 전제 시스템을 Round-Robin 스케쥴링 방식을 사용하는 하나의 우선순위 큐로 모델링하였다. 분석의 타당성을 보이기 위해, 분석 결과를 버스의 길이가 하나의 슬롯 길이와 같을 경우의 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 또, 버스의 길이가 분산큐 프로토콜의 전송지연에 미치는 영향을 시뮬레이션 기법으로 분석하였다. 분산큐 프로토콜에서의 전송지연은 버스의 길이가 증가함에 따라 커진다. 이 영향은 트래픽의 우선순위가 높을수록 심해진다. In this paper, we analyze network-wide mean packet delays of the distributed queueing(DQ) protocol which controls the access of nonisochronous data segments to the slots on DQDB bus. In the DQ protocol, a segment waits only while those queued ahead of it access the bus. Therefore, we model the system as a single server multiple priority queue with round-robin scheduling policy under assumption that the bus length is very short. For the verification of our analysis, the analytic results are compared to the simulation results of the case that the bus length is one slot. Also, the effect that network size has on packet delays of the multiple priority DQ protocol is investigated by simulation. As the result, it is observed that the effectiveness of the multiple priority DQ protocol decreases with increment of the bus length.

단방향 버스를 사용하는 고속 LAN / MAN 프로토콜들의 성능비교

전화숙(Wha Sook Jeon),정동근(Dong Geun Jeong) 한국정보과학회 1993 정보과학회논문지 Vol.20 No.5

단방향버스를 사용하는 고속 LAN/MAN의 대표적인 MAC 프로토콜들인 D-Net, Fasnet, DQ, P₁-persistent 프로토콜, 주름버스 CRMA 및 이중버스 CRMA가 단일 우선 순위로 동작할 때의 성능이 비교평가되었다. 사용된 성능지표에는 처리량 대 지연 특성과 시스템의 전송능력(system capacity)뿐아니라 노드 간 전송용량(bandwidth) 분할의 공평성 및 패킷지연의 공평성도 포함된다. 시뮬레이션에 의한 비교 결과, 본 논문에서 가정한 트래픽 패턴 및 통신환경 하에서는, 부하수준과 버스 길이에 관계없이 BWB 기법을 수용한 DQ 프로토콜이 우수한 성능을 보였다. The performances of D-Net, Fasnet, DQ, P₁-persistent protocol, CRMA with folded bus topology, and CRMA with dual bus topology, which are the MAC protocols for high speed LAN/MAN using unidirectional bus, are evaluated by simulation and compared to each other. The performance indices used in the study are throughput fairness and delay fairness as well as throughput-delay characteristics and system capacity. As a result, we conclude that DQ protocol with BWB mechanism has good performance with the simulation parameters under this study.

HYBRID CSMA/CD-토큰 버스 프로토콜의 제안 및 성능 분석

전화숙(Wha Sook Jeon),김종상(Chong Sang Kim) 한국정보과학회 1988 정보과학회논문지 Vol.15 No.4

본 논문에서는 p-persistent CSMA/CD 프로토콜과 토큰 버스 프로토콜을 결합한 hybrid CSMA/CD-토큰 버스 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜에서 토큰 버스 프로토콜은 두가지 다른 전송모드인 정상모드와 활성모드를 가진다. 정상모드에서는 시스템내의 모든 지국들이 논리적 링을 구성하고, 활성모드에서는 전송할 패킷을 가진 지국들만이 논리적 링을 구성한다. 시스템에 걸리는 부하 수준의 변화에 따라 시스템의 전송모드를 세 가지 모드 중 하나로 역동적으로 변환시킴으로써, 제안된 프로토콜은 경부하에서 짧은 전송지연을 제공하고 광부하에서는 높은 채널 이용도와 bound된 전송지연 특성을 보인다. 우리는 제안된 프로토콜을 네가지 상이한 부하 특성하에서 시뮬레이션하였고 그 성능을 기존의 토큰 버스 프로토콜과 binary exponential backoff 알고리즘을 사용하는 I-persistent CSMA/CD 프로토콜을 대상으로 비교하였다. 시뮬레이션은 hybrid 프로토콜이 CSMA/CD나 토큰 버스 프로토콜보다 더 나은 성능을 갖는다는 점을 보여준다. This paper proposes a hybrid protocol which combines the p-persistent CSMA/CD protocol with the token bus protocol. In the proposed protocol, the token bus protocol has two different transmission modes - namely, the normal mode in which all stations within the system constitute a logical ring, and the active mode in which only ready stations constitute a local ring. By dynamically switching the transmission mode among CSMA/CD, normal token bus and active token bus according to the variation of load level, the hybrid protocol provides a bounded delay and high channel utilization at heavy load and a low delay of the CSMA/CD at light load, The hybrid protocol was simulated in four different situations, The I-persistent CSMA/CD with a binary exponential backoff algorithm and the standard token bus protocol were compared with the proposed protocol. Simulation results show that the hybrid protocol outperforms both the CSMA/CD and the token bus.

음성/데이타 종합서비스 무선 LAN용 혼합 ALOHA-Reservation 프로토콜

전화숙(Wha Sook Jeon),정동근(Dong Geun Jeong) 한국정보과학회 1994 정보과학회논문지 Vol.21 No.3

We propose a medium access control protocol for integrated service wireless local area networks. The proposed protocol is a hybrid of R-ALOHA and ALOHA-Reservation adapted to wireless LAN environment. In the proposed hybrid ALOHA-Reservation (HAR) protocol, data messages are transmitted by ALOHA-Reservation protocol whereas voice packets are transmitted by R-ALOHA and ALOHA-Reservation. The performance of the HAR protocol is evaluated and compared with the performances of PRMA by simulation. As a result, the HAR protocol has the better performance than PRMA in aspects of system throughput, mean data message delay, and voice packet clipping rate. 본 논문에서는 음성/데이타 종합서비스 무선 LAN을 위한 전송매체 액세스 제어 프로토콜을 제안한다. 제안되는 프로토콜은 기존의 위성통신을 위한 R-ALOHA와 ALOHA-Reservation을 무선 LAN 환경에 맞게 변형시킨 HAR(hybrid ALOHA-Reservation) 프로포콜이다. 데이타통신을 위해서는 ALOHA-Reservation이 채택되고 음성통신을 위해서는 R-ALOHA를 근간으로 하여 ALOHA-Reservation 프로토콜이 보조적으로 이용된다. HAR 프로토콜의 성능을 평가하고 기존의 PRMA와 비교하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, HAR 프로토콜은 처리율, 평균 메시지 지연 및 음성패킷 상실율 측면에서 PRMA 보다 우수한 성능을 보였다.

DQDB 망을 위한 실시간 통신 프로토콜

전화숙(Jeon Wha Sook),정동근(Jeong Dong Geun) 한국정보과학회 1994 정보과학회논문지 Vol.21 No.8

본 논문에서는 DQDB 망에서 실시간(real-time) 통신 성능을 높이는 RTDQ(Real-Time Distributed) 프로토콜을 제안한다. RTDQ는 기존의 DQ 프로토콜에 우선순위변경 기능과 전송포기 기능을 부가한 프로토콜이다. RTDQ에서 시간 제약성이 있는 메시지는 우선순위 0을 부여받으며, 이는 시간 제약성이 없는 메시지에 부여되는 우선순위 1보다 낮은 우선순위이다. 시간 제약성 메시지는 최소최종기한우선(minimum-deadline-first) 정책에 따라 전송된다. 최종기한까지 남아있는 시간이 일정 수준 이하로 작아지면 이 메시지는 긴급메시지로 취급되어 우선순위변경 기능에 따라 가장 높은 우선순위(우선순위 2)를 부여받게 된다. 한편 전송하더라도 최종기한까지 도착할 수 없게 된 시간 제약성 메시지는 미리 삭제시킴으로써 나머지 메시지가 더 빨리 전송될 수 있도록 한다. RTDQ의 성능은 시뮬레이션을 통해, (1) 시간 제약성 메시지에 전송우선권을 부여하는 경우의 DQ 프로토콜 및 (2) 시간 비제약성 메시지와 시간 제약성 메시지를 동일 우선순위로 전송하는 경우의 DQ 프로토콜과 비교평가 되었다. 그 결과, 시간 제약성 메시지의 상실율과 시간 비제약성 메시지의 평균 지연에 있어 RTDQ가 가장 우수한 성능을 보였다. This paper proposes a protocol, called real-time distributed queue (RTDQ), which improves real-time communication performance in DQDB systems. RTDQ is a DQ protocol with two additional functions: priority change function and transmission abandon function. In RTDQ, time-unconstrained messages (TUM) have priority 1 and time-constrained messages (TCM) have priority 0 lower than that of TUM at arrival. Segments of TCM with priority 0 are transmitted according to the minimum-deadline-first discipline. The segment of which the remaining time to deadline is smaller than the value calculated by the priority change function, is regarded as an emergency segment and its priority is changed from 0 to 2. Also, TCMs which cannot be arrived at the destination node until deadline are removed according to the transmission abandon function. This prevents wastage of transmission capacity which would be required otherwise and provides the higher transmission opportunity to the remaining messages. The performance of RTDQ is compared with those of the following two protocols by simulation: one is the DQ protocol which transmits TUMs and TCMs without priority and the other is the DQ protocol which assigns the higher priority to TCMs. As a result, it is shown that RTDQ has the smallest TCM loss rate and the shortest TUM delay.

적응변조코딩 기법을 사용하는 무선 전송에서의 TCP 성능 분석

전화숙(Wha Sook Jeon),최계원(Kae Won Choi),정동근(Dong Geun Jeong) 한국정보과학회 2004 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.31 No.2

본 논문에서는 적응변조코딩(Adaptive Modulation and Coding) 기법을 사용하는 CDMA 무선 통신 시스템에서의 TCP 성능을 분석한다. AMC를 사용하는 무선 채널은 패킷 손실 확률이 매우 낮고 대역폭이 시간에 따라 크게 변하는 특성을 갖는다. 무선채널 대역폭의 큰 변화 때문에 전송계층 프로토콜로 TCP를 사용하는 경우, TCP에서 timeout이 자주 발생하게 되어 결과적으로 시스템의 처리량 (throughput)이 크게 떨어진다. 논문의 분석은 크게 두 부분으로 구성된다. 첫 번째 부분에서는 서버에서 전송되는 TCP 패킷들을 여러 집단으로 나누어 ‘패킷 그룹’이라 정의하고 각각의 패킷 그룹들이 AMC를 사용하는 무선 채널에서 전송되는 시간의 분포를 구하였다. 두 번째 부분에서는 첫 번째 부분의 결과를 토대로 embedded Markov chain을 이용해 TCP timer와 무선 전송을 모델링 하였다. 이 논문의 결과는 AMC를 사용하는 고속 순방향 데이타 전송 시스템인 HSDPA, 1xEV-DO, 1xEV-DV등의 설계와 운영에 지침이 될 수 있을 것이다. We have analyzed the performance of TCP in the CDMA mobile communications systems with the adaptive modulation and coding(AMC). The wireless channel using AMC is characterized with not high error rate but highly varying bandwidth. Due to time-varying bandwidth, timeout events of TCP occurs more frequently, which leads to the throughput degradation. The analysis model is composed of the two parts. In the first part, we divide TCP packet stream into 'packet groups' and derive the probability distribution of the wireless transmission time of each packet group that reflects the time varying characteristics of AMC. In the second part, we formulate embedded Markov chain by making use of the results of the first part to model TCP timer mechanism and wireless transmission. Since our system model is characterized by the forward link high speed data transmission using AMC, the results reported in this paper can be used as a guideline for the design and operation of HSDPA, 1xEV-DO, and 1xEV-DV.

차세대 이동통신망을 위한 사용자 이동패턴에 근거한 페이징 기법의 설계

전화숙(Wha Sook Jeon),정동근(Dong Geun Jeong) 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.29 No.3

본 논문에서는 차세대 셀룰라 이동통신망을 위한 효율적인 위치관리기법을 설계한다. 제안된 기법에서는 사용자를 이동성 특성에 따라 HMU(high mobility user)와 LMU(low mobility user) 두 가지 클래스(class)로 분류하고, 각 사용자 클래스에 따라 각각 적합한 서로 다른 기법으로 위치를 관리한다. 제안된 기법과 순수 지능 페이징 기법의 성능을 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 비교하여, 제안된 기법이 순수한 지능 페이징 기법에 비해 우수한 성능을 제공함을 보인다. This paper proposes an efficient location management scheme for next-generation cellular mobile networks. In the proposed scheme, the users are classified into two classes according to their mobility patterns; high mobility users (HMU) and low mobility users (LMU). We design the intelligent location management strategy based on these user mobility classes. The performance of the proposed scheme is compared with that of pure intelligent paging scheme by computer simulation. As a result, it is shown that the proposed scheme provides the better performance than the pure intelligent paging scheme.

하향링크 고속 패킷 전송을 위한 계층적 셀 구조에서의 기지국간 부하 분배

정동근(Dong Geun Jeong),전화숙(Wha Sook Jeon) 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.29 No.5

본 논문에서는 계층적 셀 구조에서 umbrella 셀과 overlaid 셀 사이의 부하 분배 문제를 연구한다. 부하 분배 정책을 제안하고 HSDPA에서 인터넷 트래픽을 전달하는 경우를 시뮬레이션하여 제안된 정책의 성능을 평가한다. 평가 결과, 마이크로 셀이 피코 셀의 부하를 잘 분담해주는 것으로 나타났으며, 특히 특정한 피코 셀 집단에 큰 부하가 가해졌을 경우에 그 효과가 크게 나타났다. 이 정책을 사용할 경우, 비정상적인 큰 부하에 대처하기 위해 필요한 용량을 확보할 필요가 없어지므로 시스템 설치비용을 줄일 수 있게 된다. We investigate the load sharing problem between the umbrella cell and the overlaid cells in hierarchical cell structure. A load sharing strategy is proposed and its performance is evaluated by simulation when it is used for transmission of the mobile Internet traffic using the High Speed Downlink Packet Access scheme. The results show that, with the proposed strategy, the microcell backs well the overlaid picocells up, especially when a specific picocell cluster suffers unusual heavy load condition. By using the strategy, we can reduce the installation cost, otherwise needed for increasing the system capacity of every picocell cluster to cope with the unusual heavy load.

인지 라디오 시스템에서 주파수 상황 인지능력 향상을 위한 감지 채널 스케줄링 기법

한정애(Jeong Ae Han),전화숙(Wha Sook Jeon) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.35 No.2

주파수 상황에 대해 정확히 인지하는 기법은 사용되고 있지 않은 주파수를 활용하는 인지 라디오 시스템에서 중요한 연구 과제 중 하나이다. 본 논문에서는 인지 라디오 ad hoc 네트워크에서 주파수상황 인지 능력을 향상시키기 위한 감지(sensing) 채널 선택 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 각 인지 라디오 사용자가 감지한 정보를 활용함으로써 협동 감지를 실현할 수 있도록, 마스터(master)를 가지는 일종의 클러스터(cluster)를 이루어 채널 상황 정보를 수집/분석한다. 특히, 라이센스를 가진 사용자의 전송 반경이 한정되어 있다는 점을 활용하여 인지 라디오 사용자들이 각기 다른 주파수 대역을 감지하게 함으로써 좀 더 빠르고 정확하게 주파수 대역의 상황을 인지한다. 제안하는 기법의 성능을 시뮬레이션을 통해 평가하고 마스터 없이 개별적으로 주파수 상황을 인지하는 기법과 클러스터를 이루되 공간적으로 채널이 비어있을 수 있다는 점을 활용하지 않는 기법과 성능을 비교하였다. 시뮬레이션 결과 제안하는 기법이 많은 빈 채널을 확보하면서도 빠른 시간 내에 라이센스 사용자를 발견함으로써 라이센스 사용자와 인지 라디오 사용자의 요구를 동시에 만족시킬 수 있음을 보였다. The scheme for recognizing the channel availability is one of the most important research issues in cognitive radio systems utilizing unused frequency bands. In this paper, we propose a novel scheme of selecting sensing channel in order to improve the sensing ability of frequency status in cognitive radio ad hoc networks. To fully exploit the sensing ability of each cognitive radio user, we adopt a master for a cluster which is made of several cognitive radio users. By gathering and analyzing the sensing information from cognitive radio users in the cluster, the cooperative sensing is realized. Since the transmission range of a licensed user is limited, it is possible that a master determines different sensing channels to each cognitive radio users based on their location. By making cognitive radio users sense different channels, the proposed scheme can recognize the state of wireless spectrum fast and precisely. Using the simulation, we compare the performance of the proposed scheme with those of two different compared schemes that one makes cognitive radio users recognize the frequency status based on their own sensing results and the other shares frequency status information but does not utilize the location information of licensed user. Simulation results show that the proposed scheme provides available channels as many as possible while detecting the activation of licensed user immediately.