[논문]IEEE 802.16 에서 ACK 정보를 이용한 실시간 서비스 플로우 스케줄링 기법

이임성; 이선헌; 이승형; 정광수

IEEE 802.16 에서 ACK 정보를 이용한 실시간 서비스 플로우 스케줄링 기법
The Real-Time Polling Service(rtPS) Flow Scheduling Scheme Using ACK information for IEEE 802.16 Standard 원문보기

이임성 (광운대학교 전자공학부 컴퓨터통신연구실) , 이선헌 (광운대학교 전자공학부 컴퓨터통신연구실) , 이승형 (광운대학교 전자공학부 컴퓨터통신연구실) , 정광수 (광운대학교 전자공학부 컴퓨터통신연구실)

IEEE 802.16 광대역 무선 접속망에서 QoS 보장을 위한 스케줄링 기법은 매우 중요하고 활발히 연구되고 있는 분야중 하나이다. 현재 IEEE 802.16 표준에 QoS 보장을 위한 메커니즘들이 정의되어 있지만 실제로 이것에 대한 시스템 구현은 설계자의 몫이다. 또한 기존에 제안 되었던 메커니즘은 각 커넥션들이 요구하는 서비스 품질을 만족시키지 못 하고 있다. 특히 딜레이에 민감한 rtPS 서비스 플로우에 대한 특성화된 스케줄링 매커니즘의 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 논문은 IEEE 802.16 표준에 정의된 4가지 QoS Class들중 실시간 서비스 및 멀티미디어 서비스 클래스인 rtPS 클래스에 대하여 각각의 커넥션이 높은 QoS를 만족할 있도록 ACK 정보를 이용한 스케줄링을 제안한다. 최종적으로 NS-2 시뮬레이터를 이용한 실험결과를 통해 성능 향상 시키는 것을 확인할 수 있었다.

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 물리계층에서 HARQ를 지원하는 다중 연결에 대한 rtPS 서비스 플로우 QoS를 지원하기 위하여 ACK 정보를 이용한 우선순위 기반의 스케줄링을 제안한다. 이를 위해 MAC 계층에서 사용하는 ack 패킷의 RTT(Round-Trip-Time)® 측정하여 채널상태를 확인하고 이정보를 스케줄링 기법에 사용한다.
본 논문에서는 IEEE 802.16 BWA에서 딜레이에 민감한 실시간 서비스 플로우인「tPS서비스 플로우에 대한 QoS 보장을 위하여 ACK 채널의 정보를 이용한 스케줄링 기법을 제한하였다. 그 결과 각 커넥션의 요청 기회를 조절함으로써 보다 효율적이고 딜레이를 최소화한 대역폭 할당이 가능하게 되었고, 시뮬레이션 결과를 통하여 성능 향상 시키는 것을 확인하였다.
11 라이브러리를 참고 수정하여 사용하였다. 이 실험의 목적은 rtPS 커넥션에 대해 제안한 스케줄러가 각각의 커넥션의 지연을 최소화하여 실시간 및 멀티미디어 서비스 관점에서 QoS의 제공을 확인하기 위함이다. 실험 환경은 그림 4와 같이 상향링크와 하향링크의 최대용량이 50Mbps인 BS 1개와 SS 1개로 이루어져 있고.
이를 위해 MAC 계층에서 사용하는 ack 패킷의 RTT(Round-Trip-Time)® 측정하여 채널상태를 확인하고 이정보를 스케줄링 기법에 사용한다. 이를 통해서 각각의 커넥션들이 보다 높은 QoS를 만족하도록 제안하였다. 또한 시뮬레이션 결과를 통해 본 논문에서 제안한 스케줄링 기법에 의해 멀티미디어 서비스에 적합한 QoS를 제공 하고 있다는 것을 확인할 수 있다.

제안 방법

실험 환경은 그림 4와 같이 상향링크와 하향링크의 최대용량이 50Mbps인 BS 1개와 SS 1개로 이루어져 있고. 성능 비교를 하기 위하여 BS와 SS사이 3개의 rtPS 서비스 플로우 커넥션을 이용해 TCP 패킷을 전송하였다.
현재 NS-2 시물레이터내에 802.16 모듈이 구현되어있지 않기 때문에 802.11 라이브러리를 참고 수정하여 사용하였다. 이 실험의 목적은 rtPS 커넥션에 대해 제안한 스케줄러가 각각의 커넥션의 지연을 최소화하여 실시간 및 멀티미디어 서비스 관점에서 QoS의 제공을 확인하기 위함이다.

대상 데이터

이 실험의 목적은 rtPS 커넥션에 대해 제안한 스케줄러가 각각의 커넥션의 지연을 최소화하여 실시간 및 멀티미디어 서비스 관점에서 QoS의 제공을 확인하기 위함이다. 실험 환경은 그림 4와 같이 상향링크와 하향링크의 최대용량이 50Mbps인 BS 1개와 SS 1개로 이루어져 있고. 성능 비교를 하기 위하여 BS와 SS사이 3개의 rtPS 서비스 플로우 커넥션을 이용해 TCP 패킷을 전송하였다.

이론/모형

본 논문에서 제안한 기법의 성능을 평가하기 위하여 버클리 대학의 NS-2(Network Sim니ato「)[4]를 사용하였다. 현재 NS-2 시물레이터내에 802.
제안한다. 이를 위해 MAC 계층에서 사용하는 ack 패킷의 RTT(Round-Trip-Time)® 측정하여 채널상태를 확인하고 이정보를 스케줄링 기법에 사용한다. 이를 통해서 각각의 커넥션들이 보다 높은 QoS를 만족하도록 제안하였다.
평균 패킷 사이즈는 200byte 크기의 TCP 패킷을 이용하고 시물레이션 결과는 2000개의 패킷 전송 인터벌을 기준으로 한다. 제안한 메커니즘의 비교성능을 위해 상향링크/다운 링크 스케줄러는 Leaky Bucket과 Token B니cket 알고리즘을 사용하였다. 또 본 논문에서 제안한 스케줄러는 오직 rtPS 서비스 플로우에 적용하였기 때문에 나머지 UGS, n「tPS, BE 서비스 플로우에 대해서는 본 실험에서는 고려하지 않았다.

성능/효과

16 BWA에서 딜레이에 민감한 실시간 서비스 플로우인「tPS서비스 플로우에 대한 QoS 보장을 위하여 ACK 채널의 정보를 이용한 스케줄링 기법을 제한하였다. 그 결과 각 커넥션의 요청 기회를 조절함으로써 보다 효율적이고 딜레이를 최소화한 대역폭 할당이 가능하게 되었고, 시뮬레이션 결과를 통하여 성능 향상 시키는 것을 확인하였다.
실험 결과는 다음과 같다. 그림5와 같이 기존의 802.16표준은「tPS 서비스 플로우의 CID를 갖는 많은커넥션들에 대한 적합한 딜레이를 최소화한 스케줄링 방식이 없었기 때문에 커넥션의 큐의 길이가 크다는 문제점이 있지만 본 논문에서 제안한 새로운 스케줄링 방식을 사용한 경우는 ACK 정보를 이용하여 채널의 상태를 확인하고 스케줄을 하기 때문에 큐의 사이즈가 작다는 것을 확인할 수 있었다.
이를 통해서 각각의 커넥션들이 보다 높은 QoS를 만족하도록 제안하였다. 또한 시뮬레이션 결과를 통해 본 논문에서 제안한 스케줄링 기법에 의해 멀티미디어 서비스에 적합한 QoS를 제공 하고 있다는 것을 확인할 수 있다. 본 논문은 다음과 같이 구성된다.
또한 최종적으로 그림 6을 통하여 실제로 딜레이를 측정해본 결과도 제안한 스케줄링 알고리즘이 기존의 방식보다 최소화한 딜레이를 가짐으로써 각 커넥션에 대한 전체 performance가 크게 향상되었다는 것을 확인할 수 있다.

후속연구

16 표준에는 망 진입 및 초기화 단계에 있는 동안 각각의 단말에는 제어 메시지들을 전송하고 수신하기 위한 전용 CID(Snnection Identifier)가 최대 3 개 할당된다[2]. 본 논문에서 논의하고자 하는 rtPS 커넥션에 대해서 QoS 보장을 위한 증가 또는 감소하는 대역폭 조건이 필요하다. 단말이 대역폭을 요청할 필요가 있을 때 단말은 직접적인 조건을 포함하여 기지국에 메시지를 전송한다.
향후에는 본 논문에서 제외된 UGS, nrtPS, BE 서비스 플로우에 대해 각각의 플로우의 QoS 보장을 위한 효율적인 스케줄링 기법에 대해 연구할 것이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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