무선 ATM망에서 멀티미디어를 위한 MAC프로토콜의 설계 및 평가 = Design and Performance Evaluation of MAC Protocol of Wireless ATM Network for Multimedia

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 무선 ATM 망에서 멀티미디어 접속을 위한 다중 매체접속제어(MAC) 프로토콜을 설계하고 성능 평가를 하였다.
일반적인 슬롯할당 알고리즘은 단말기에서 요구하는 서비스를 몇 개의 형태로 나누고 거기에 따른 평균대역폭을 기준으로 슬롯을 할당하는 방식을 사용하였다. 따라서 실시간 가변성 서비스의 경우 단말기에서 요구하는 서비스의 대역폭의 범위가 광범위함에도 불구하고 이러한 방식을 사용함으로써 슬롯의 낭비가 발생하게 되었다.
본 논문에서는 슬롯할당 알고리즘의 단점을 개선하기 위하여 한계셀수를 설정하여 슬롯할당을 가변적으로 함으로 서비스 품질을 향상시키고, 단말기에서 요구하는 서비스의 종류를 기지국에서 분석하여 기지국이 설정한 단계별로 가장 근접한 대역폭을 중심으로 슬롯을 할당하여 셀 손실율을 최소화 하였다. 설계된 프로토콜은 실시간-항등성, 실시간-가변성, 비실시간, 음성 서비스의 서버스 품질에 대해 채널 이용률, 셀 손실율, 지연시간의 항목으로 구분하여 성능평가를 하였다. 평균대역폭을 기준으로 한계셀수를 사용하는 것이 슬롯할당에서 미치는 영향 평가와 단말기에서 요청하는 서비스의 종류를 분석하여 최적의 슬롯을 할당하는 서브알고리즘을 사용하는 방식에 대해 성능평가를 하였다.
성능평가의 결과 평균대역폭을 중심으로 일정하게 슬롯을 할당하는 정적슬롯할당 알고리즘에 비해 한계셀수를 이용하여 동적으로 슬롯을 할당하는 방식이 우수한 결과를 얻었다. 이를 근거로 제안된 알고리즘의 성능평가를 실시한 결과 실시간-가변성 서비스를 위하여 제안된 동적슬롯할당 알고리즘은 정적슬롯할당 알고리즘과 비교할 때 동일한 단말수를 기준으로 정적슬롯할당 알고리즘에 비하여 14%의 지연시간을 줄일 수 있었다. 또한 셀손실율의 경우 허용치 1%를 만족하는 단말의 수는 정적슬롯할당 알고리즘에 비하여 동적슬롯할당 알고리즘이 48%나 개선되었다.
음성 슬롯 할당 알고리즘의 시뮬레이션 결과는 연결설정단계에서 음성 서비스가 사용할 수 있도록 할당된 슬롯수보다 약 28%(음성서비스에 할당된 슬롯이 32개라면 ADSA 프로토콜에서 허용 셀손실율 1%를 만족하는 단말수는 41대)까지의 단말을 더 지원할 수 있는 것을 보였다.
비실시간 서비스는 연결설정단계에서 별도로 할당된 슬롯이 없고 실시간 서비스가 사용하고 남은 슬롯을 이용하므로 채널이용율의 시뮬레이션의 결과 단말수 28대 까지는 셀전송율이 100%인 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study is on the design and performance evaluation of a multi medium access control(MAC) protocol for multimedia access in the wireless ATM network.
In general, MAC protocols for multimedia data transmission are classified into the fixed slot allocation algorithm that allocates base-station slots equally over terminals, and the dynamic slot allocation algorithm that with flexible penetration. The conventional slot allocation algorithms assign slots based on the average bandwidths required for various service types. Although the algorithms have a wide bandwidth for real-time -variant services, the slots are being wasted due to service types. To improve the slot waste problem, this thesis proposes a method that minimizes the waste by assigning variable slots based on the most appropriate bandwidth after a base-station analyzes the service type requested from terminals.
The designed protocol has been evaluated by considering channel utilization rate, cell transmission loss rate and delay of real-time-constant, real-time variation, non-real- time and voice services. The effect of using the threshold of number of cell based on the average bandwidth to the slot allocation has been investigated, and the sub-algorithm method that allocates optimal slot number by the analysis results of required service types has been evaluated.
It is found that the algorithm that allocates slot dynamically based on the threshold of cell number is better than the fixed slot allocation algorithm that allocates slots around the average bandwidth. The dynamic slot allocation algorithm proposed for various real-time variant services has achieved a 14% drop in the delay time compared to the fixed slot allocation algorithm for the same number of terminals. Also, the dynamic slot allocation algorithm has improved the number of terminals that meet the allowable cell transmission loss rate 1 % up to 48% compared to the fixed slot allocation algorithm.
Simulation of the voice slot allocation algorithm has shown that about 28% more terminals can be supported in addition to the number of slots available for voice service during connection setup(If 32 slots are allocated for voice service, the number of terminals that meet the allowable cell transmission loss rate of 1 % is 41 terminals).
The non-real-time service has no slot allocations in the connection setup step, but uses the rest of unused slots by the services in real-time. Hence, simulation of the channel occupation rate has proven that the cell transmission rate is 100% for up to first 28 terminals.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 요약 = i
• Abstract = iii
• 그림목차 = v
• 표목차 = vii
• 약어표 = viii
• 제1장 서론 = 1
• 제2장 무선ATM = 6
• 제1절 무선 ATM = 6
• 제2절 무선 ATM 시스템 기준 구성 및 프로토콜 = 8
• 1. 무선 ATM의 프로토콜 구조 = 8
• 2. 무선 ATM 시스템의 기준 구성 = 12
• 제3절 무선 ATM의 서비스 = 15
• 1. 무선 ATM 서비스 개념 = 15
• 2. 무선 ATM 서비스의 분류 = 16
• 3. 무선 ATM 매개변수 = 21
• 제3장 무선 ATM의 MAC 프로토콜 = 22
• 제1절 무선 ATM MAC 프로토콜의 분류 = 22
• 제2절 무선 ATM MAC 프로토콜을 위한 고려사항 = 26
• 제3절 무선 ATM MAC 프로토콜의 연구동향 = 33
• 제4장 ADSA 프로토콜 설계 = 44
• 제1절 트래픽 모델 = 44
• 1. 실시간 항등성 서비스 = 46
• 2. 음성 서비스 = 46
• 3. 비실시간 서비스 = 48
• 4. 실시간 가변성 서비스 = 48
• 제2절 자원 분할 방식 = 50
• 제3절 시스템 전송 구조 = 60
• 제4절 동적 슬롯할당 프로토콜 설계 = 69
• 제5장 ADSA 프로토콜의 성능평가 = 96
• 제1절 시뮬레이션 환경 = 96
• 제2절 실시간 가변성 서비스 = 100
• 제3절 음성 서비스 = 112
• 제4절 비실시간 서비스 = 114
• 제6장 결론 = 117
• 참고문헌 = 119