IEEE 802.11 DCF 성능 향상을 위한 가변 백오프 스테이지(VBS) 알고리즘의 설계 및 성능평가 :Performance evaluaion and design of variable backoff stage(VBS) algorithm for improving the performance of IEEE 802.11 DCF

강성호

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자료유형: 학위논문

저자정보: 강성호 (동명대학교, 동명대학교대학원)

지도교수: 추영열

발행연도: 2015

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2015

IEEE 802.11 DCF의 가변 경쟁윈도우 적용 알고리즘의 설계 및 성능평가

강성호 , 하용준 , 손수동 외 1명 한국통신학회 학술대회논문집 2015.06 학술대회자료

IEEE 802.11 DCF 에서의 충돌 감소를 위한 가변 백오프 스테이지(VBS) 알고리즘

강성호 , 추영열 한국정보통신학회논문지 2015.06 학술저널

IEEE 802.11 DCF 성능 향상을 위한 가변 백오프 스테이지(VBS) 알고리즘의 설계 및 성능평가

강성호 컴퓨터미디어공학과 2015.01 학위논문

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IEEE 802.11의 MAC에서는 데이터 전송을 제어하기 위한 방법으로 DCF(Distributed Coordination Function)를 사용하며 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)를 기반으로 한다. DCF의 BEB(Binary Exponential Backoff) 알고리즘은 경쟁하는 스테이션(Station)이 적은 상황에서는 비교적 우수한 성능을 보이나 경쟁하는 스테이션의 수가 일정 수가 넘을 경우 최소 경쟁윈도우(Minimum Contention Window)의 크기로 인해 백오프(Backoff) 시 필연적으로 충돌이 발생하여 네트워크의 처리율, 지연 관점에서 성능이 저하되는 문제점을 가진다. 최근 공공장소에서 무선 랜의 사용량을 고려하여 무선 LAN의 빠른 접속을 위한 IEEE802.11ai와 같은 표준화가 진행 중이나 다수의 스테이션이 존재할 경우 필연적으로 발생하는 충돌에 대한 대비는 미흡한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 백오프 스테이지(Backoff Stage)를 AP(Access Point)에 접속된 스테이션의 수에 따라 가변 조정하는 VBS(Vriable Backoff Stage)알고리즘을 제안하고 이를 통해 경쟁 윈도우의 크기가 스테이지에 따라 설정됨에 따라 필연적으로 발생하는 충돌의 발생을 방지함으로써 네트워크의 사용량을 높이는 방안을 제시한다. 또한 알고리즘의 모델을 유도하였고 시뮬레이션을 통해 이를 검증하였다.

Ⅰ. 서 론 1
1. 개 요 1
2. 연구 목적 및 필요성 4
가. 연구의 목적 4
나. 필요성 7
3. IEEE 802.11 표준안 9
가. IEEE 802.11 물리계층 표준규격 9
나. IEEE 802.11 최신 동향 12
다. IEEE 802.11 매체 접근 제어(MAC) 14
1) 반송파 감지 및 다중접근(CSMA/CA) 16
2) 프레임 간격(Inter Frame Space) 18
3) 임의 백오프 시간(Random Backoff Time) 23
4) 송신요구 및 송신가능(RTS/CTS) 25
5) 향상된 분산 채널 접근(EDCA) 27
Ⅱ. 관련연구 30
1. IEEE 802.11 DCF의 수학적 성능분석 30
가. IEEE 802.11 DCF의 마르코프 연쇄 모델링 30
2. 다양한 백오프 알고리즘 36
가. 재전송 제한을 고려한 백오프 알고리즘 38
나. 완만한 분산 조정 함수(Gentle DCF) 43
Ⅲ. 본 론 49
1. 가변 백오프 스테이지 알고리즘 50
가. 동일 AP상의 스테이션 수 50
1) 프로브 응답 및 비콘 메시지 51
2) BSS 부하 요소를 이용한 스테이션 수의 파악 54
나. 가변 백오프 스테이지 알고리즘 55
2. 마르코프 연쇄모델을 이용한 수학적인 분석 59
가. 가변 백오프 스테이지 알고리즘의 마르코프 연쇄 모델링 59
나. 전송확률에 의한 패킷 처리율 65
Ⅳ. 실험 및 결과 분석 67
1. 실험내용 68
가. 시뮬레이션 및 파라미터 설정 68
1) 무선랜 시뮬레이터 68
2) 파라미터의 설정 71
나. 해석적인 모델 평가 73
1) 네트워크 사용률 73
2) 백오프 알고리즘의 비교 76
다. 재전송 시도 및 평균 패킷 지연시간 78
라. 백오프 스테이지 결정인자(BSDF)에 따른 성능분석 83
2. 실험 결과 분석 89
Ⅴ. 가변 백오프 스테이지 알고리즘 응용 91
Ⅵ. 결 론 94
참고문헌 96
Abstract 100
부록(용어정리) 102

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