In this thesis, network resource allocation for multicasts in wireless networks are dealt with in a cross-layer perspective. Based on the analysis of multicasts in a wireless environment, the interaction among a physical, a medium access control, and a network layer is exploited to make better use of the resources of wireless communication systems.
Following an introduction of a multicast in a wireless communication network in Chapter 1, Chapter 2 addresses a routing issue in a wireless mesh network with Multi-rate and Multi-Radio (MR2) features. The aim of this study is to reduce the end-to-end transmission delay for reliable multicasts, and Multi-Rate and Multi-Radio (MR2) characteristics are applied to achieve this goal. MR2_ETT, a new routing metric, is first introduced to find an efficient multicast routing tree. It is used in an on-demand routing protocol and an Integer Linear Programming (ILP) formulation that are proposed in this study.
Chapter 3 presents a rate and power allocation scheme applying a superposition coding and a scalable video coding. It consists of two subtopics. First, research on an optimal number of superimposed layers on a unit resource is conducted to evaluated the performance of the superposition coding scheme when the transmit power of the base station is finite. Second, we propose a rate and power allocation scheme, which is an extended version of the previous work. It aims at managing resources of Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) systems.
Finally, the thesis is concluded in Chapter 4. It summarizes the main ideas and the significant results of the studies. It also mentions about the ongoing and further research.
1990년 중반부터 큰 기술적 발전을 거듭해온 무선 통신 기술은 음성 통신의 2G (GSM, IS-95), 3G (UMTS, CDMA-2000) 을 거쳐 HSDPA, Wireless LAN 과 WiMAX 시스템으로 이어지면서 데이터 통신뿐 아니라 멀티미디어 서비스까지 가능한 단계에 이르렀다. 음성 통신에 비해 넓은 대역폭을 요구하는 데이터 및 멀티미디어 응용 서비스를 원활히 제공하기 위해서는 한정된 무선 통신 자원의 사용 효율성을 높이는 것이 매우 중요하며, 이에 대한 연구 또한 학계에서 많이 진행되고 있다.
통신 자원을 효율적으로 사용하는 방법으로써, 멀티캐스트 서비스가 크게 관심을 받고 있다. 전송자가 복수의 수신자에게 동일한 데이터를 전송할 수 있는 데이터 전송 방식인 멀티캐스트는 통신 시스템 전체에 제공되는 조정 메시지를 전하는 경우에만 제한적으로 사용될 뿐, 사용자에게 실질적인 정보를 제공하는 방법으로는 개발되지 못하고 있다. 동일 데이터를 다수의 사용자에게 보내야 하는 경우에도, 일대일 통신 방식인 유니캐스트를 사용함으로써 통신 자원을 낭비하고 있는 셈이다.
따라서 본 연구에서는 무선 환경에서 멀티캐스트 전송 방식의 실질적인 활용을 목적으로 하는 멀티미디어 서비스를 대상으로 통신 자원 할당 문제를 다루고 있다. 가장 먼저, 무선 환경에서의 멀티캐스트가 가지는 특징이 무엇인지에 대해서 살펴 본 후, 멀티 홉 무선 네트워크 환경에서의 라우팅 기법과 중첩 코딩 (Superposition coding)과 가변 비디오 코딩 (Scalable Video Coding)을 활용하는 직교주파수분할다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access: OFDMA) system을 위한 자원 할당 기법에 대해서 다루었다.
이와 같이 본 연구에서 제안된 멀티캐스트 자원 할당 기법은 Internet Protocol TV (IPTV), 화상 회의, 온라인 웹 게임 등과 같은 멀티캐스트를 이용하는 영상 전송 응용 서비스 발전에 기여할 것으로 생각된다.
