IEEE 802.11e MAC 프로토콜 시뮬레이터 개발에 관한 연구 = Development of network simulator for IEEE 802.11e MAC protocol

국문 초록 (Abstract)

무선 통신이 더 이상 생소하지 않은 현대에서는 무선 정보 통신 기기들이 시대의 흐름에 맞춰 빠르게 보급되고 있다. 무선 통신 기술 중에서도 무선랜 (Wireless Local Area Network : WLAN)은 휴대단말기를 사용하는 사용자들에게 기존과는 차원이 다른 광대역 서비스를 제공해 줄 수 있다. 현재 대표되는 무선랜 표준으로는 European Telecommunications Standards Institute (ETSI)의 HIPERLAN type 2와 Institute of Electrical and Electronics (IEEE)의 802.11이 있지만 상용화에 성공한 표준은 IEEE 802.11 무선랜 뿐이다.
그러나, IEEE 802.11 무선랜은 설계 당시에 멀티미디어 통신을 고려하지 않았기 때문에 다양한 트래픽 수용과 사용자에게 차별화 서비스를 제공해 줄 수 있는 능력이 부족하다. 그리하여 IEEE의 802.11 워킹 그룹에서는 이와 같은 요구를 만족시키기 위한 Quality of Service (QoS) 기능을 기존의 IEEE 802.11 Medium Access Control (MAC) 계층에 추가하기로 결정하고 테스크 그룹을 개설하였다. 이 작업 그룹은 IEEE 802.11e라고 하며 현재 드래프트 버전 6.0까지 작성되었다.
IEEE 802.11e MAC 프로토콜이 QoS 기능 제공으로 얻어지는 효과는 음성과 영상과 같은 멀티미디어 트래픽에 대해서는 보다 높은 우선순위를 부여하여 사용자들에게 기존의 MAC 프로토콜보다 향상된 품질을 제공할 수 있게 설계되고 있다. 그러나 IEEE 802.11e MAC 프로토콜의 성능 향상이 기존의 MAC 프로토콜에 대비되어 얼마만큼의 효과를 제공해 줄 것인가에 대해서는 아직 정확한 결과는 없는 실정이다.
본 논문에서는 IEEE 802.11e MAC 프로토콜 중 필수 및 기본 구현 부분인 Enhanced Distributed Channel Access (EDCA)를 시뮬레이션 환경으로 구현하고,그 성능을 기존의 프로토콜과 비교하며 EDCA의 중요한 파라미터들에 대하여 그 설정 값의 차이에 따른 성능을 비교 분석하여 그 결과를 밝히고자 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Today, the wireless communication service is no more unfamiliar in usual life, and the wireless information devices are rapidly widespread. Especially, Wireless Local Area Networks (WLANs) supports broadband service to end users with portable devices. The typical WLAN standards are HIPERLAN type 2 of the European Telecommunications Standards Institute (ETSI) and the IEEE 802.11, while the IEEE 802.11 is successfully put into the commercial market.
However, the IEEE 802.11 WLANs are not capable of providing a variety of traffic types and differentiated service to end users, since it was not devised for the multimedia communication in early days. Therefore, the IEEE 802.11 has decided to add the Quality of Service (QoS) capability to the legacy IEEE 802.11 Medium Access Control (MAC) protocol, which is named the IEEE 802.11e.
The IEEE 802.11e MAC gives a high priority to the realtime traffic in accessing the channel the performance improvement is not noticeable compared to the IEEE 802.11 and legacy MAC protocol
In this thesis, the Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) which is the major and mandatory functions of IEEE 802.11e MAC protocol is implemented in program code, and is simulated to wireless network scenarios.

목차 (Table of Contents)

• 차례 = I
• 그림차례 = III
• 표차례 = V
• 국문요약 = VI
• 제1장 서론 = 1
• 제2장 IEEE 802.11 무선 랜 = 4
• 2.1 IEEE 802.11 MAC 프로토콜 = 7
• 2.2 IEEE 802.11e MAC 프로토콜 = 9
• 제3장 IEEE 802.11e MAC 시뮬레이션 구현 = 15
• 3.1 IEEE 802.11 프로토콜 모듈 스택 = 9
• 3.1.1 Interface 모듈 = 16
• 3.1.2 ARP 모듈 = 17
• 3.1.3 FIFO 모듈 = 17
• 3.1.4 MNode and AP 모듈 = 18
• 3.1.5 MAC80211 모듈 = 18
• 3.1.6 WTCPDUMP 모듈 = 18
• 3.1.7 PHY 모듈 = 18
• 3.1.8 Bridging 모듈 = 18
• 3.1.9 Other Protocol 모듈 = 19
• 3.2 IEEE 802.11 DCF 모듈 구조 = 19
• 3.3 IEEE 802.11e EDCA 모듈 설계 및 구현 = 22
• 제4장 실험 및 결과 = 27
• 4.1 적정 큐 길이의 선정 = 28
• 4.1.1 큐 길이에 따른 throughput 비교 = 30
• 4.1.2 음성 트래픽의 deley 비교 = 31
• 4.1.3 영상 트래픽의 deley 비교 = 32
• 4.1.4 파일 전송 트래픽의 deley 비교 = 33
• 4.1.5 음성 트래픽의 throughput 비교 = 34
• 4.1.6 영상 트래픽의 throughput 비교 = 35
• 4.1.7 파일 전송 트래픽의 throughput 비교 = 36
• 4.1.8 적정 큐 길이 선정 = 37
• 4.2 EDCA의 파라미터 변화에 따른 성능 분석 = 37
• 4.2.1 AIFSN에 따른 EDCA의 성능 분석 = 37
• 4.2.2 CWmin/CWmax에 따른 EDCA의 성능 분석 = 43
• 4.3.3 TXOP Limit에 따른 EDCA의 성능 분석 = 47
• 제5장 결론 = 53
• 참고문헌 = 55
• ABSTRACT = 57