[논문]IEEE 802.11b Infrastructure 환경에서 전송 전력 관리를 통한 성능 실험

정희록; 김성훈; 박창윤

문제 정의

본 논문에서는 Infrastr나cture로 구성된 802.11b 네트워크에서 AP와 통신하는 단말의 전송 전력올 낮추는 것이 통신 성능에 미치는 영향을 생각해보았다.
본 실험에서는 일반 사무실 환경에서 전력 소비를 줄이기 위해 전송 전력을 관리하는 것의 타당성을 검증하기 위해 살내 공간에서 전송 전력 관리에 따른 성능 영향에 대해 실험하는 것을 목적으로 한다.

가설 설정

그리고 전송 전력이 낮아진 만큼 단말기 안테나의 전송 전력으로 인한 전력 소비도 줄어들 것이다.
이 실험에서는 전송 전력을 내릴 경우 비트 오류에 끼치는 영향을 조사하였다, 802.11b 네트워크에서는 비트 에러가 발생하는 경우 재전송으로 이를 해결하므로 재전송을 비트 에러 발생으로 가정하고 실험하였다. 실험 방법은 살험 관찰용 단말기인 STA0의 전송 전력을 내리면서 각 전송 전력마다 STA0에서 일정한 데이터를 FTP Server로 전송하는데 발생하는 재전송 횟수를 측정하였고, 여기에 전송한 총 데이터 패킷 수를 나누어 재전송 비율을 구하였다.

제안 방법

본 살험에서는 일반적인 두 개의 사용 환경들, 사무실 환경을 대변하는, 근거리, 환경과 건물 환경을 대변하는 '원거리, 환경에서 각각 실험하였다. '근거리'환경은 AP와 단말기사이에 벽과 같은 장애물 없이 약 15m의 거리를 두었으며, '원거리, 환경에서는 실제 거리를 멀리하는 대신에 안테나의 성능을 떨어뜨려서 실험하였다.
실험 방법은 살험 관찰용 단말기인 STA0의 전송 전력을 내리면서 각 전송 전력마다 STA0에서 일정한 데이터를 FTP Server로 전송하는데 발생하는 재전송 횟수를 측정하였고, 여기에 전송한 총 데이터 패킷 수를 나누어 재전송 비율을 구하였다. 802.11b LAN은 다중 전송률을 지원하므로 전송 속도가 변하는 경우 전송 전력의 영향을 알아보기 위해서 다중 전송률과 11Mbps 고정 전송률 두 가지 전송률에서 실험하였다.
특히 단말기가 이동하는 경우에는 영역의 크기가 가변적이 된다. 본 살험에서는 일반적인 두 개의 사용 환경들, 사무실 환경을 대변하는, 근거리, 환경과 건물 환경을 대변하는 '원거리, 환경에서 각각 실험하였다. '근거리'환경은 AP와 단말기사이에 벽과 같은 장애물 없이 약 15m의 거리를 두었으며, '원거리, 환경에서는 실제 거리를 멀리하는 대신에 안테나의 성능을 떨어뜨려서 실험하였다.
11b 네트워크에서는 비트 에러가 발생하는 경우 재전송으로 이를 해결하므로 재전송을 비트 에러 발생으로 가정하고 실험하였다. 실험 방법은 살험 관찰용 단말기인 STA0의 전송 전력을 내리면서 각 전송 전력마다 STA0에서 일정한 데이터를 FTP Server로 전송하는데 발생하는 재전송 횟수를 측정하였고, 여기에 전송한 총 데이터 패킷 수를 나누어 재전송 비율을 구하였다. 802.
실험에 사용된 장비로는 실험 관찰용 단말기 한 대, 실제 환경에서 발생하는 혼잡올 고려하기 위해서 혼잡 발생용 단말기 두 대, AP 한 대를 802.11b infrastructure환경 구축에 이용하였고, 내부 네트워크는 혼잡 발생 명령을 위한 컴퓨터 두대, 파일전송 실험에 이용될 FTP Server 한 대로 구성하였다. 무선 환경의 실험 관찰에 이용된 단말기의 무선 LAN 어댑터는 Cisco.
AP는 Ma용iclanSWL-3000AF (Magician SWL-2100N 설치)를 이용하였다. 외부에서 로컬 네트워크로 요청이나 Broadest 메세지둥으로 인해 실험에 방해가 되는 것을 막기 위해서 외부와 연결되지 않은 로컬 네트워크와 AP를 연결하였다. 그래서 최종적으로 구성된 실험 환경은<그림 3>과 같다.
이 는문에서는 무선 LAN이 이용되는 일반적인 환경 아래에서 처리량에 큰 영향을 주지 않눈 범위 내에서 전송 전력을 조절하여 에너지 절약 효과를 거둘 수 있는지를 살펴보기 위해 동일 데이터의 전송에 걸리는 시간과 재전송 횟수를 전송 속도의 변화, 전송 전력의 변화에 따라 측정하였다.
이번 실험에서는 STAO의 전송 전력을 내리면서 STAO에서일정한 데이터(12MBytes)를 FTP Server로 전송하는데 걸린 시간을 측정하여보았다. 이번 실험에서도 앞의 실험과 같은 이유에서 자동 전송률과 11Mbps고정 전송률 두 가지 실험을 하였다.
측정하여보았다. 이번 실험에서도 앞의 실험과 같은 이유에서 자동 전송률과 11Mbps고정 전송률 두 가지 실험을 하였다.
350 series(STA0)< 이용하였고, 혼잡 발생용 단말기의 무선 LAN어댑터는 Compaq WLU0 무선 LAN 카드(直心)과 Magician SWL-2100N(STA2)을 이용하였다. 혼잡 발생은 AP 에 연결된 로컬 네트워크 상에 두 대의 컴퓨터에서 버퍼 크기를 각각 lOKBytes, 5아(Bytes로 하여 무선 네트웍 상의 서로 다론무선 LAN 카드로 Ping을 보내는 방법을 사용하였다. AP는 Ma용iclanSWL-3000AF (Magician SWL-2100N 설치)를 이용하였다.

대상 데이터

무선 환경의 실험 관찰에 이용된 단말기의 무선 LAN 어댑터는 Cisco. 350 series(STA0)< 이용하였고, 혼잡 발생용 단말기의 무선 LAN어댑터는 Compaq WLU0 무선 LAN 카드(直心)과 Magician SWL-2100N(STA2)을 이용하였다. 혼잡 발생은 AP 에 연결된 로컬 네트워크 상에 두 대의 컴퓨터에서 버퍼 크기를 각각 lOKBytes, 5아(Bytes로 하여 무선 네트웍 상의 서로 다론무선 LAN 카드로 Ping을 보내는 방법을 사용하였다.
혼잡 발생은 AP 에 연결된 로컬 네트워크 상에 두 대의 컴퓨터에서 버퍼 크기를 각각 lOKBytes, 5아(Bytes로 하여 무선 네트웍 상의 서로 다론무선 LAN 카드로 Ping을 보내는 방법을 사용하였다. AP는 Ma용iclanSWL-3000AF (Magician SWL-2100N 설치)를 이용하였다. 외부에서 로컬 네트워크로 요청이나 Broadest 메세지둥으로 인해 실험에 방해가 되는 것을 막기 위해서 외부와 연결되지 않은 로컬 네트워크와 AP를 연결하였다.

성능/효과

이 실험을 통해 천송 전력을 낮추어도 전송 속도가동일하다면 전송 전력을 기존크기에서 줄인 만큼 전력효율을 얻을 수 있다는 결과를 내릴 수 있었다. [2]에서 11Mbps 전송률로 송신하는 무선 LAN카드의 전송 전력의 변화에 따른 에너지 소비 값을 나타낸 실험 자료를 이용하면 lOOmw에서 20mw로줄였을 때, 약 18%정도의 전송으로 인한 전력 소비 절약 효과를 가져온다.
11b 네트워크 상에서 전송속도와 전송 전력을 달리하며 단말의 전송 전력 소모를 측정하여 물리계층에서 전력제어 방법을 밝혔다【2]. 실험 결과를 통해서 빈번하게 통신이 이루어지는 장비들에게 적용할 수 있는 전송 전력 제어 이론을 보이고 실험을 통해서 이론의 유용성을 밝혔다.
실험에서 근거리에서는 전송 속도가 변하지 않을 정도까지 전송 전력을 낮추는 것은(이 실험에서는 20mw) 전송에 걸린 시간에서 크게 차이가 나지 않는다는 결론을 알 수 있었다.
실험을 통해 근거리에서는 전송 속도가 변하지 않을 정도까지 전송 전력을 낮추는 것은(이 실험에서는 20mw) 재전송 비율에서 크게 차이가 나지 않는다는 결론을 얻을 수 있었다.
실험을 통해서 전송 속도를 유지하는 범위 내에서 전송 전력을 줄이는 것이 성능에 영향을 끼치지 않는다는 것을 보였고 추정 값을 통해서 얼마나 전력 효율올 거둘 수 있는지를 보였다. 이상과 같은 실험 결과를 비추어볼 때, 무선 LAN 영역의 적정규모를 유지하는 경우 통신 성능에 영향올 끼치지 않고 전송 전력을 조절하여 전력 소모는 줄일 수 있다는 가능성이 있다는 것을 확인하였다.
따라서 소비 전력을 줄이기 위해서는 20mw로 전력올 낮추는 것을 고려할 수 있을 것이다. 이 실험을 통해 천송 전력을 낮추어도 전송 속도가동일하다면 전송 전력을 기존크기에서 줄인 만큼 전력효율을 얻을 수 있다는 결과를 내릴 수 있었다. [2]에서 11Mbps 전송률로 송신하는 무선 LAN카드의 전송 전력의 변화에 따른 에너지 소비 값을 나타낸 실험 자료를 이용하면 lOOmw에서 20mw로줄였을 때, 약 18%정도의 전송으로 인한 전력 소비 절약 효과를 가져온다.
보였다. 이상과 같은 실험 결과를 비추어볼 때, 무선 LAN 영역의 적정규모를 유지하는 경우 통신 성능에 영향올 끼치지 않고 전송 전력을 조절하여 전력 소모는 줄일 수 있다는 가능성이 있다는 것을 확인하였다.

후속연구

향후 연구로는 무선 LAN 환경에 따라 자동적으로 적정 전송전력을 설정하는 기법을 개발하고 이를 구현하여 실험하는 연구가 필요할 것으로 생각된다.

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