다중 라디오 인터페이스를 이용한 무선 네트워크 성능 향상 방안 연구 :Improving wireless network performance using multiple radio interfaces

박종선

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박종선 (한림대학교, 한림대학교 대학원)

지도교수: 소정민

발행연도: 2017

저작권: 한림대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2017

다중 라디오 인터페이스를 이용한 무선 네트워크 성능 향상 방안 연구

박종선 컴퓨터공학과 2017.01 학위논문

무선 인터페이스 본딩시 패킷 손실을 고려한 자동 스케쥴링 기법

박종선 , 소정민 한국통신학회 학술대회논문집 2017.01 학술대회자료

2016

다중 라디오 무선 네트워크에서 무선 인터페이스 본딩을 위한 자동 패킷 스케쥴링 기술

박종선 , 소정민 한국통신학회 학술대회논문집 2016.01 학술대회자료

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지난 수년간 무선 네트워크 기술은 빠르게 발전하여, 현재는 모바일 기기로 어디서나 손쉽게 인터넷에 접속할 수 있는 수준이 되었다. 모바일 기기의 보급과 함께 무선 네트워크에 대한 수요가 급격히 증가하면서, Wi-Fi나 LTE등 무선 네트워크 시스템의 전송속도를 향상시키기 위한 방안들이 많이 연구되고 있다.
무선 네트워크의 성능 향상 방안에는 여러 가지가 있지만, 그 중에 여러 개의 채널을 동시에 활용하여 전송속도를 높이는 방법이 많은 관심을 받고 있다. 여러 개의 채널을 동시에 활용하기 위해서는, 단일 인터페이스를 채널 스위칭을 통해 여러 채널을 사용할 수 있도록 하는 방법과, 다중 인터페이스를 서로 다른 채널에서 통신하게 하는 방법이 있다. 최근에는 하나의 기기에 다중 인터페이스가 내장된 경우가 많아지면서, 다중 인터페이스를 활용하여 전송속도를 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 다중 인터페이스를 이용하는 기존연구는 주로 링크 별로 서로 다른 채널을 할당하여 사용하는 방식이었던 반면, 본 논문에서는 여러 채널을 인터페이스 본딩을 사용하여 하나의 링크로
활용하는 방법을 고려한다. 이 때, 여러 개의 물리적 채널에 어떻게 트래픽을 분산시킬 것인가가 매우 중요한 문제가 된다.
무선 채널은 주변 상황에 따라 동적으로 상태가 변하기 때문에, 라운드-로빈 방식과 같이 채널 상태를 고려하지 않고 일정하게 트래픽을 분배할 경우 성능이 저하되기 쉽다. 특히, 무선 랜의 경우 비 라이센스 대역 채널을 사용하기 때문에 블루투스, Zigbee, UWB등 과 같은 대역을 사용하는 다른 무선 기술들에 의해 혼잡이 발생하기 쉬우므로, 채널 상태를 고려하여 실시간으로 분배되는 트래픽의 비율을 조정해주는 것이 필요하다.
따라서, 본 논문에서는 현재 채널의 상태를 파악하고, 이에 따라 트래픽을 최적으로 분배하는 로드밸런싱 기술을 제안하였고, 테스트베드 실험을 통하여 성능을 분석하였다. 실험 결과 제
안된 방법이 기존 방법에 비하여 높은 전송속도를 얻을 수 있음을 확인하였다.

Wireless networking technology has rapidly advanced over the last two decades. Today we live in a world where people can access Internet from virtually anywhere and anytime using cellphones and other mobile devices. With advance of technology, traffic demand has also increased significantly over the years driven by applications such as video streaming and video calls. Therefore, great amount
of research efforts are going into improving system performance and resource efficiency in wireless
networks. Among many approaches for improving wireless network performance, utilizing multiple orthogonal channels has gained much attention recently. In order to access multiple channels, a node needs to be equipped with multiple radio interfaces. Although it is possible to use multiple channels with a single interface through channel switching, complex protocols are needed because nodes cannot hear each other while listening on different channels. With multiple radios, the protocol can become
much simpler. Recently, many wireless routers and mobile devices are equipped with multiple radios. Thus, multi-channel protocols for multi-radio devices are becoming viable solutions. Existing multi-channel protocols usually assign different channels to different links, thereby
increasing system spectral efficiency. On the other hand, this thesis seeks to create a fast link by combining multiple channels through interface bonding. The major challenge of bonding multiple wireless interfaces lies in traffic scheduling, because capacity of each wireless channel dynamically changes over time according to interference and noise levels in the neighborhood. If traffic is not distributed properly, the overall system throughput will be
severely degraded. Especially, since wireless LANs use unlicensed spectrum, its channel capacity can be easily affected by interference from other standards sharing the same frequency band such as Bluetooth, Zigbee, and UWB. Therefore, it is very important to adapt traffic scheduling in real-time based on the environment.
In this thesis, we propose methods to find out current capacity of channels, and use that information to balance traffic load among physical channels. Experiments are conducted through testbed implementations and simulations. The results show that the proposed method can achieve high network throughput by combining available capacity of multiple wireless channels.

I. 서 론 1
II. 관련 연구 3
III. 실험 환경 5
1. 실험환경 구축 5
2. 사전 실험 6
IV. 제안된 방안 구현 및 성능평가 9
1. 패킷 지연 시간에 따른 스케쥴링 9
2. New Load Balancing 스케쥴링 14
3. NS-3를 이용한 에러율에 따른 스케쥴링 21
V. 결론 및 향후 과제 26
참고 문헌 27
영문 초록 ⅰ
국문 초록 ⅱ

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