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Efficient multipolling and link adaptation for WLAN = 무선랜을 위한 효과적인 multipolling 전략과 link adaptation
서명 / 저자 Efficient multipolling and link adaptation for WLAN = 무선랜을 위한 효과적인 multipolling 전략과 link adaptation / Ho-Seok Choi.
저자명 Choi, Ho-Seok ; 최호석
발행사항 [대전 : 한국정보통신대학교, 2006].
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DM0000741

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문지도서관2층 학위논문

ICU/MS06-67 2006

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초록정보

Throughput and QoS are important issues in WLAN. In this paper, we present the Efficient Multipolling Strategy(EMS) for throughput and QoS enhancement. The key idea is that Hybrid Coordinator(HC) gathers the stations' information such as traffic type, pending data size during the contention period(CP) and schedules the polling order. The HC transmits multipoll frame which informs the stations regarding the polling schedule during the CFP uplink phase. The EMS is compared against basic Single Polling(SP) and Two Step Multipolling(TS-MP). The EMS shows a maximum 47% improvement against SP and a 5% performance improvement against TS-MP under normal ack mode, and an improvement of 4.8% and 10% as compared to SP and TS-MP under block ack mode in given simulation environment. Drop rate of the EMS is only 1% higher than TS-MP. Energy efficiency on wireless communication is an important issue of the battery power based wireless communication devices. This chapter presents the energy efficiency model for MIMO OFDM WLAN system with the block ack mechanism and also presents the analysis of the system. Based on the analysis, optimal PHY mode table and optimal transmit power table are provided. Several parameters are considered such as number of antennas, modulation, path loss, payload size and number of burst transmission in block ack mechanism. Our experiment results show that energy efficiency is higher at the lower number of antennas, higher modulation, larger data payload size and burst transmission environment. Comparison between using optimal PHY mode table and transmit power table and using 15dBm fixed transmit power case shows that optimal table case is 59% higher energy efficiency than fixed transmit power case. Goodput analysis considers the PHY mode and MAC procedure. We analyze goodput performance of MIMO OFDM WLAN system which uses block ack mechanism and provides optimal PHY mode table based on goodput analysis. Naturally, goodput performance shows high value when large payload size and burst transmission size. Over 21 dB SNR, 4antenna 64QAM PHY mode is the most efficient. Under 21 dB SNR 16QAM is efficient. Burst transmission size does not affect the optimal PHY mode and payload size affects the optimal PHY mode table contents. Mode 3 and mode 5 which are 2antenna 64QAM and 3antenna 64QAM are not efficient to goodput performance at all of SNR range

무선랜 MAC 에서의 channel access 방법들로 DCF, PCF, EDCA, HCCA 가 있다. DCF, EDCA 는 Contention 방식으로 채널상의 충동을 방지를 위한 overhead 에 의하여 throughput 이 제한된다. PCF, HCCA 는 polling 방식으로 AP 가 중심이 되어 단말을 선택하여 송수신을 하는 방법이다. polling 방식은 polling 하는 자체가 overhead가 되고 적절하지 못한 scheduling 으로 전송할 data 가 없는 단말을 선택하는 경우 null data 송수신으로 인한 overhead 가 발생한다. 근래 무선랜의 보급이 확산되고 멀티미디어 서비스가 증가함에 따라 무선랜에서 QoS 문제가 대두되었다. EDCA 는 QoS data 에 우선순위를 주어 다른 data 보다 먼저 전송하게 하지만 충돌이 증가하는 현상을 보인다. HCCA 는 QoS 를 고려하지만 적절한 scheduling 방법은 제안하지 않고 있다. 때문에 효과적인 Multipoll 전략(EMS)을 제안한다. EMS 는 CP 구간에서 송수신 되는 data frame 에서 scheduling 에 필요한 정보를 얻고 이를 바탕으로 단말들을 scheduling 한다. 기존에 제안되었던 TS-MP 방식은 scheduling 을 위한 정보를 모으기 위해 따로 시간을 할당하였지만 제안하는 EMS 는 추가적인 overhead 없이 scheduling 을 실시하여 throughput 효율을 높일 수 있고 QoS 를 만족시킬 수 있다. 주어진 시뮬레이션 환경에서 EMS 는 TS-MP 보다 1.4Mbps throughput 성능향상이 있었다. 반면 drop rate는 TS-MP가 2%, EMS 가 3%로 1% 높은 결과를 보였지만 요구 drop rate인 5% 밑도는 결과이다. 대부분의 무선랜 장비가 배터리로 동작하는 모바일 휴대 장비이기 때문에 에너지 소비가 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 에너지 효율은 단위 에너지 당 전송할 수 있는 bit 수로 bit/mWs 로 표현될 수 있다. 높은 에너지 효율은 같은 양의 데이터를 전송 시 낮은 에너지를 소비하여 배터리를 동작하는 무선 단말의 수명을 늘릴 수 있다. 본 논문에서는 기존의 802.11 MAC, 802.11a PHY 에서의 energy efficiency equation을 수정하여 block ack 를 사용하는 MIMO OFDM system에 적용하여 각 PHY mode, payload size, path loss에 따른 에너지 효율을 분석하고 이를 바탕으로 link adaptation 을 위한 최적의 PHY mode 표와 전송 파워 표를 작성했다. 안테나는 2 개에서 4 개까지 사용하고 변조 방식은 16QAM 과 64QAM 을 사용하였다. MIMO 디코딩 방식으로는 LSD 방식을, 채널 코딩 방식은 LDPC 를 사용하였다. 분석 결과 path loss 가 82dB 보다 낮은 경우는 64QAM 을 사용하는 것이 에너지 효율이 높았고 82dB 에서 92dB 사이는 16QAM 이 높은 에너지 효율을 보였다. 최적의 PHY mode 표와 전송 파워 표를 이용하여 분석한 결과 전송 파워를 15dB 로 고정하여 전송하는 경우보다 최대 59%의 에너지 효율이 우수한 결과를 얻었다. Goodput 은 예상 전송 data 길이 / 예상 전송 시간으로 표현되며 단위는 Mbps 이다. 본 논문에서는 기존의 802.11 MAC 과 802.11a PHY 시스템을 위한 goodput 분석을 바탕으로 block ack 를 사용하는 MIMO OFDM 무선랜 시스템을 위한 goodput 분석 모델을 제안하고 이를 바탕으로 파라미터 변환에 따른 분석을 실시한다. 입력 파라미터로는 SNR, payload length, burst transmission 크기, PHY mode가 있다. MIMO OFDM 시스템으로 안테나는 2 개에서 4 개까지 사용하고 변조 방식은 16QAM 과 64QAM 을 사용하였다. MIMO 디코딩 방식으로는 LSD 방식을, 채널 코딩 방식은 LDPC 를 사용하였다. 분석 결과 21dB SNR 을 기점으로 그 이상에서는 64QAM 을 그 이하에서는 16QAM 을 사용하는 것이 goodput 효율이 좋았다. Payload length 가 클수록, burst transmission 크기가 클수록 goodput 효율이 좋은 결과를 보였다. Goodput 분석을 바탕으로 goodput 을 위한 link adaptation 을 위한 최적 PHY mode 표를 제시하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {ICU/MS06-67 2006
형태사항 ix, 69 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 최호석
지도교수의 영문표기 : Sin-Chong Park
지도교수의 한글표기 : 박신종
학위논문 학위논문(석사) - 한국정보통신대학교 : 공학부,
서지주기 References : p. 65-67
주제 WLAN
Multipolling
Link Adaptation
Energy Efficiency
Goodput
무선랜
에너지 효율성
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