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문제 정의
- 11a는 MAC계층을 기준으로 물리계층에 비해 약 절반에 조금 못 미치는 정도의 처리율을 제공하게 되므로 미래의 무선 멀티미디어 서비스와 같은 고화질 TV의 스트리밍 서비스에 적용 가능하도록 하기 위해 무선LAN MAC에 대한 개선과 여러 개의 송수신 안테나를 이용하여 데이터 전송속도를 개선할 수 있는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 방식을 통한 표준화가 진행되고 있다.[3]본고에서는IEEE 802.11a CSMA/CA와의 적합성을 위한 RTS/CTS메커니즘에서의 백오프를 고려한 패킷 제어 방법에 대해서 알아본다.
- 본 논문에서는 802.11a MAC을 사용하였을 경우 PHY 계층의 데이터 전송속도의 증가와 이에 해당하는 MAC계층에서의 전송속도는 서로 선형적으로 비례하지 않는다는 한계에 기반을 두고 있다. 이러한 MAC 계층에서의 한계를 PHY 계층의 전송속도와 함께 개선시키고자 전송확률과 패킷간의 충돌을 고려하여 BER및 Eb/No 성능 평가를 단말수,패킷크기,전송속도 등을 통해 양호한 트래픽 특성이 얻어지는 결과를 확인 하였다.
- 본고에서는 앞에서 검토한 RTS/CTS 백오프 메커니즘에 의한 이상적인 802.11 MAC의 DCF 프로토콜의 패킷 처리율을 분석하기로 한다. 그림 2.
- 11a 무선 LAN에서 처리율이 계속 증가되는 것으로 분석하였지만 이는 RTS/CTS후의 패킷 전송 확률을 고려하지 않은 것에 기인한다[5,6]. 이러한 배경에서 본 논문에서는 2장에서는 IEEE 802.11a의 Frame 구조와 무선 LAN의 MAC 계층에서 사용되는 CSMA/CA에 적합한 RTS/CTS DCF 프로토콜의 동작을 살펴보았다. 3장에서는 2장에서 분석한 내용을 바탕으로 DCF 프로토콜의 처리율에 백오프 발생을 고려한 이산 비마르코프 확률 모델을 통해 처리율을 계산하였고 4장에서는 3장에서 모델링된 전송 확률에 따른 처리율을 평가하기 위해서 지연된 DCF 패킷처리율을 전송 속도6,12,24,54Mbps에서 기지국간에 단말수를 증가시키면서 시뮬레이션을 통해 전송 확률에 따른 BER대 처리율을 분석하였으며 5장에서는 결론과 함께MAC 계층의 향후 연구방향에 대하여 언급하였다.
가설 설정
- 다시 말해, 포화조건(saturation condition)상에서 동작한다(예를 들면 전송 큐는 항상 비어있지 않음)고 한다. 그리고 패킷의 길이는 동일하고 채널상에서 비트에러는 Pb 라는 확률로 랜덤하게 발생된다고 가정하고 3개의 부분으로 구분되어 해석된다. 첫째, 백오프 확률상의 비트에러의 영향이 비트에러율 Pb 및 패킷크기 P 를 기반으로 해서 유도된다.
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(그림 4.1) 백오프 윈도우 사이즈 마르코프 체인 모델
모델에서 전송된 패킷이 충돌하거나 성공적으로 전송되지 못할 확률 p 는 단말의 상태와는 무관하다고 가정한다
. 이런 경우 편의상 bi-dimensional 과정은 이산시간 마르코프 체인이 되며, 그림4. - 본 절에서는 패킷 전송시 전송채널에서 발생되는 백오프 전송 확률 상의 비트에러에 의한 재전송 확률을 고려하여 처리율을 분석하며 단말수 n은 고정되었다고 가정하고 각각의 단말은 항상 전송패킷을 가지고 있다고 가정한다. 다시 말해, 포화조건(saturation condition)상에서 동작한다(예를 들면 전송 큐는 항상 비어있지 않음)고 한다.
- 새로운 패킷전송과 재전송 패킷이 독립적인 source가 되도록 backoff 간격이 충분히 길다면 위의 가정은 타당하며 간단히 하기 위하여 신호전파 지연값(a μsec)은 스테이션간에 동일하다고 가정한다.
- 송신 단말은 채널이 사용중(busy) 상태라고 인식하면 backoff 메카니즘을 따르며 새로운 패킷과 재전송 패킷으로 구성된 트래픽은 G 패킷/μsec의 intensity를 갖는 포아슨 분포를 따른다고 가정한다.
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