(A)transmission rate adaptation algorithm based on channel idle time analysis for IEEE 802.11 wireless LAN

국문 초록 (Abstract)

IEEE 802.11 wireless LAN은 Modulation 기법과 Coding 기법을 변화시킴으로써 다양한 전송 속도를 지원하고 있다. 이는 급변하는 채널 상황에 따라 전송 속도를 적응시켜 안정적인 네트워크 전송량을 보장하기 위한 목적으로 만들어 진 것이다. 이렇게 다양한 채널 상황에 맞는 전송 속도를 결정하는 알고리즘을 전송 속도 적응 알고리즘이라고 한다.
변화하는 채널 상황을 예측하기 위해서 가장 손쉬운 방법이 데이터 전송 후에 예상되는 ACK 의 유무로서 판단하는 것이다. 예를 들어 현재 상용화된 네트워크 카드에 많이 사용되고 있는 ARF(Automatic Rate Fallback) 알고리즘은 연속적으로 ACK를 수신하지 못한다면 채널 상황이 안 좋다는 것으로 생각하고 낮은 전송 속도로 데이터를 전송한다. 이 방법은 구현이 간단하다는 장점이 있지만 다음과 같은 단점도 있다. ACK의 부재의 원인은 2가지로 나뉘는데, 채널상의 잡음 등으로 인한 채널의 질 저하(Channel-induced), 또는 다른 전송과의 충돌 (Collision-induced) 때문일 수 있다. 그 원인에 따라 대처방법이 다르기 때문에 ACK의 유무로서만 채널 상황을 판단하는 것은 정확하지 않다.
본 논문에서는 손쉽게 ACK 기반 접근 방법의 약점을 극복하는 전송 속도 적응 알고리즘을 제안하고 실제 네트워크 디바이스 드라이버 형태로 구현한 결과를 제시한다. 이 알고리즘은 노드 들이 채널 유휴 시간(채널이 idle한 시간)을 계산하여 데이터 전송 시 충돌확률을 계산한다. 이를 통하여 ACK 기반 접근 방법의 약점인 채널의 질 저하로 인한 전송 실패와 전송 충돌로 인한 전송 실패간의 판단 착오 가능성을 제거할 수 있는데, 이를 검증하기 위하여 채널이 idle한 시간과 전송 충돌 확률간의 관계를 수학적으로 분석하였다. 위 알고리즘은 많은 노드가 존재하는 혼잡상황에서 더욱 좋은 성능을 보인다. 예를 들어 7개의 노드가 전송을 경쟁하는 상황에서 위의 알고리즘과 ACK 기반 SampleRate 알고리즘, SNR 기반 CHARM 알고리즘과 비교하였을 때 각각 평균 200%, 140% 의 전송률 향상을 볼 수 있었고 여러 가지의 통신 환경에서도 SampleRate와 CHARM 알고리즘보다 높은 전송률을 유지하는 것으로 이 알고리즘의 우수성을 검증하였다.

목차 (Table of Contents)

• Contents i
• List of Figures ii
• List of Tables iii
• Abstract iv
• 국문 요약 v
• 1. Introduction 1
• 2. Related Works 4
• 3. Snooping Rate Adaptation 6
• 3.1 Estimation of Pc 9
• 3.2 Analysis of Pc 10
• 3.3 Mode-down criterion 11
• 3.4 Mode-up criterion 12
• 4. Evaluation Results 14
• 4.1 Test-bed evaluation 15
• 4.2 Contention scenario 16
• 4.3 Contention scenario without channel loss 17
• 5. Conclusion 20
• Reference 21