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IEEE 802.11 무선 메쉬 네트워크에서의 성능 이상 현상 고려를 위한 트리 기반 채널 할당 프로토콜
김석형(Sok-Hyong Kim),김동욱(Dong-Wook Kim),서영주(Young-Joo Suh) 한국정보과학회 2010 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.3
무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh Network, WMN)는 무선 링크를 이용한 무선 백본 네트워크를 형성하여 사용자에게 인터넷 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 해결책 중의 하나이다. WMN에서 널리 사용되고 있는 기술은 IEEE 802.11이며, 이는 멀티 채널(multichannel)과 멀티 레이트(multirate)를 제공한다. WMN에서 중요한 이슈 중의 하나는 네트워크 용량(capacity)이며, 이를 높이기 위한 멀티 채널 프로토콜이 절실하다. 하지만, 다른 레이트로 동작하는 무선 링크가 같은 채널에서 동작하면, 높은 레이트(high-rate) 링크의 성능이 낮은 레이트(low-rate) 링크로 인해 저하되는 성능 이상(performance anomaly)현상이 발생한다. 이러한 문제를 완화하기 위해 본 논문에서는 데이터 레이트를 멀티채널로 분산시키기 위한 트리기반 채널 할당(Tree-based Channel Assignment, TreeCA) 프로토콜을 제안한다. TreeCA는 인터넷 트래픽을 효율적으로 전달하기 위해 트리 WMN 구조를 기반으로 채널 할당을 수행한다. 부모 노드는 다른 레이트로 연결된 자식 노드를 다른 채널로 분산시켜서, 성능 이상 현상을 완화한다. 시뮬레이션을 통해 TreeCA가 기존 멀티 채널 WMN 프로토콜 보다 향상된 성능을 보임을 관찰하였다. WMN is one of efficient solutions to provide Internet services for users by forming wireless backbone networks with wireless links. The dominant technology for WMNs is the IEEE 802.11, which provides multi-channel and multi-rate capabilities. One of important issues in WMNs is the network capacity and it is essential to design a multi-channel protocol that leverages the network capacity. However, when wireless links that use different data rates operate on the common channel, the performance of high-rate links is severely degraded by the presence of the low-rate links, which is often referred as performance anomaly. In this paper, we propose a Tree-based Channel Assignment (TreeCA) protocol to mitigate the performance anomaly problem by distributing data rates over multiple channels. TreeCA performs channel assignments based on the tree WMN architecture to accommodate the Internet traffics efficiently. Parent nodes on the tree distribute their child nodes over multiple channels so that the performance anomaly is reduced. Through simulations, we observed that the proposed TreeCA outperforms the existing multi-channel protocols for WMNs.
차세대 All IP 네트워크를 위한 네트워크 기반 이동성 관리 시스템
김석형(Sok-Hyong Kim),김현진(Hyun-Jin Kim),이정윤(Jeong-Yoon Lee),김용성(Yong-Sung Kim),서영주(Young-Joo Suh) 한국정보과학회 2006 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.33 No.2D
무선 인터넷의 급속한 성장에 힘입어, 사용자들은 다양한 무선 인터넷 환경을 통해 멀티미디어 서비스 등의 IP 서비스에 보다 쉽게 접근할 수 있게 되었다. IP 기반의 네트워크 통합을 도모하는 4G 네트워크에 대한 관심이 증폭되면서, 이러한 다양한 무선 네트워크 환경을 어떻게 통합하여 관리할 것인가에 초점이 맞추어져왔다. 이에, 이종 네트워크를 지원하는 다중 모드 단말의 이동성 관리를 보장하기 위한 공통 접속 모듈(CCM: Common Connection Module)이 제안되었다. 본 논문에서는, 공통 접속 모듈을 기반으로 동작하는 이동 단말들의 관리와 더불어, 이종 네트워크 상에서 단말의 이동성을 제어할 수 있는 네트워크 관리 시스템인 Network Controlled Mobility Management System (NCMMS)을 소개한다.
멀티채널 멀티레이트 무선 메쉬 네트워크를 위한 채널 할당 알고리즘
김석형(Sok-Hyong Kim),서영주(Young-Joo Suh) 한국정보과학회 2008 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.35 No.2
무선 메쉬 네트워크 (Wireless Mesh Network, WMN)는 무선 접속 네트워크상의 사용자에게 보다 높은 네트워크 용량을 지원하기 위한 중요한 기술 중의 하나이다. 현재 널리 사용되고 있는 IEEE 802.11표준에서는 802.11b/g 또는 802.11a에 따라 최대 3개 또는 12개의 non-overlapping한 무선 채널과 최대 4개 또는 8개의 멀티레이트 (multi-rate)를 지원한다. 하지만, 멀티채널과 멀티레이트를 활용해 다량의 데이터 트래픽을 WMN에서 효율적으로 전송하기 위해서는 고려해야 될 사항이 많다. 특별히, 멀티레이트 환경에서 낮은 레이트 링크는 높은 레이트 링크의 성능을 심각하게 저하 시킨다. 따라서, 본 논문에서는 멀티채널 멀티레이트 WMN환경에서 이를 해결하기 위한 멀티레이트 채널 할당 알고리즘 (Multi-Rate aware Channel Assignment, MRCA)을 제안한다. MRCA에서는 경로를 설정할 때, 높은 레이트 링크를 선호함과 동시에 낮은 레이트 링크와 높은 레이트 링크의 간섭을 줄임으로써 향상된 네트워크 성능을 기할 수 있다. 실험 결과를 통해 MRCA가 기존의 채널 할당 방식에 비해 높은 성능을 나타냄을 확인하였다.
멀티 라디오 애드혹 네트워크에서의 멀티 채널을 이용한 모델 기반 레이트 분할 알고리즘
김석형(Sok-Hyong Kim),김동욱(Dong-Wook Kim),서영주(Young-Joo Suh),권동희(Dong-Hee Kwon) 한국통신학회 2011 韓國通信學會論文誌 Vol.36 No.1
IEEE 802.11 물리 (Physical) 계층과 MAC (Medium Access Control) 계층은 다수의 채널과 데이터 레이트를 제공한다. IEEE 802.11 멀티 라디오 애드혹 네트워크의 성능을 향상 시키기 위해서는 가용한 채널과 데이터 레이트를 효율적으로 할당해야 한다. 하지만, IEEE 802.11 멀티 레이트 네트워크에서는 낮은 레이트 링크가 높은 레이트 링크에 영향을 미쳐서 네트워크 성능을 심각히 저하시키는 문제인, RA (Rate Anomaly)가 발생한다. 따라서, 본 논문에서는 다른 데이터 레이트를 사용하는 링크들을 멀티 채널로 분할시킴으로써 이러한 RA문제를 완화하는 모델 기반 레이트 분할 (Model-based Rate Separation, MRS) 알고리즘을 제안한다. MRS 알고리즘은 IEEE 802.11 싱글 홉 (single-hop) 네트워크의 성능을 측정하는 기존의 성능 모델을 활용하여 낮은 레이트 링크와 높은 레이트 링크를 분산시킨다. 시뮬레이션을 통해 멀티 라디오 애드혹 네트워크에서 MRS 알고리즘이 기존 알고리즘들에 비해 향상된 네트워크 성능을 나타냄을 확인하였다. IEEE 802.11 PHY and MAC layer provide multiple channels and data rates. To improve the performance of IEEE 802.11 multi-radio ad hoc networks, it is required to utilize available channels and data rates efficiently. However, in IEEE 802.11 multi-rate networks, the rate anomaly (RA) problem occurs that the network performance is severely degraded as low-rate links affect high-rate links. Hence, in this paper, we propose a model-based rate separation (MRS) algorithm that uses multiple channels to separate different data rate links so that the RA problem is mitigated. MRS algorithm utilizes an existing throughput model that estimates the throughput of IEEE 802.11 single-hop networks to separate low-rate links and high-rate links. Through simulations, we demonstrate that the MRS algorithm shows improved network performance compared with existing algorithms in multi-radio ad hoc networks.
IEEE 802.11 무선 네트워크에서의 전송속도 이상 완화를 위한 다중 채널 프로토콜의 성능 비교
김석형(Sok-Hyong Kim),김동욱(Dong-Wook Kim),서영주(Young-Joo Suh),권동희(Dong-Hee Kwon) 한국정보과학회 2011 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.38 No.2
IEEE 802.11 무선 네트워크는 저비용으로 유연성 있는 네트워크 구성을 위해 널리 이용되고 있다. 최신의 IEEE 802.11 장비들은 다중 채널(multi-channel)과 다중 전송속도(multi-rate) 기능을 지원한다. IEEE 802.11 다중 전송속도 네트워크에서는 높은 전송속도 링크가 낮은 전송속도 링크와 같은 채널을 공유할 때, 심각한 성능 저하를 겪게 된다. 이는 RA(Rate Anomaly) 문제로 알려져 있으며, RA 문제를 IEEE 802.11의 채널로 극복하기 위해 다양한 다중 채널 프로토콜들이 제안되었다. 본 논문에서는 RA문제를 다중 채널을 사용하여 완화하는 기존 프로토콜들의 성능을 시뮬레이션을 통해 비교한다. 또한, 다중 채널을 사용함에 따른 RA 완화 효과를 관찰하기 위해 RA를 고려하지 않는 잘 알려진 다중 채널 프로토콜과도 비교한다. 비교 결과를 통해 RA를 고려하기 위한 다중 채널 프로토콜 디자인의 연구 방향을 제시한다. IEEE 802.11 wireless networks are widely used for flexible network configurations with low-cost. The off-the-shelf IEEE 802.11 devices support multi-channel and multi-rate functionalities. In IEEE 802.11 multi-rate networks, high-rate links experience significant performance degradations when they share the same channel with low-rate links. This is known as rate anomaly problem and various multi-channel protocols are proposed to overcome the rate anomaly problem via channels in IEEE 802.11. In this paper, we compare the existing protocols through simulations, which mitigate the rate anomaly problem by using channels. Also, in order to observe the effect of rate anomaly mitigations by using multiple channels, we also compare them with well-known multi-channel protocols without considering rate anomaly. Through comparison results, we provide the research direction of multi-channel protocol designs for addressing rate anomaly.