In recent years, there has been a rapid rise in wireless networks. Because of the generalization of wireless devices such as smart phones, laptops, smart watches, etc., the use of Wireless Local Area Network (WLAN) is dramatically increased. To support these wireless devices, numerous Access Points (APs) are deployed in limited space and this situation is referred as dense WLAN. Also, the demand of traffic which associated Stations (STAs) requires is increased. Because frequency resource approved for WLAN is limited, dense WLAN system has a problem to support all traffic demands. In such a case, there are many collisions occured between nodes which are associated with the same AP. In addition, performance of the system is decreased by the interference from neighboring Basic Service Set (BSS).
To solve this problem, various researches have already studied. Transmit power control algorithm is one of techniques for densely deployed WLAN. In transmit power control algorithm, the received signal strength of the interference from the neighboring AP can be basically reduced. In addition, contention window adaptation algorithm is also one of the method to enhance the performance for dense WLAN.
Using the contention window adaptation, the collision probability and the delay can be controlled to afford many STAs in an AP.
In this paper, a joint transmit power control and contention window adaptation algorithm is suggested. To manage the channel interference, the AP controls transmit power by monitoring the surrounding environment. With the management of channel interference, contention window adaptation can enhance the throughput by control the channel load. In the proposed algorithm, these behaviors work at distributed system where the AP does not have any information of other APs, and adapt the surrounding environment.
We evaluate the performance of the proposed algorithm by simulation. The average per-node throughput, the average cell throughput and the average MAC delay are selected as the metrics of the performance to verify the proposed algorithm and compare the proposed algorithm with the conventional algorithm. In addition, we assumed both saturated condition and unsaturated condition to figure out the efficiency of the proposed algorithm. In the simulation results, the proposed algorithm provided higher average throughputs than the conventional algorithm in case of the large number of STAs per AP what our proposed algorithm targeted. Also, it enabled the average MAC delay to have lower slope than the conventional algorithm. Therefore, it is shown that our proposed algorithm is more efficient in view of both considered metrics compared with conventional algorithm in densely deployed WLAN.
최근 스마트폰, 노트북, 스마트워치 등 다양한 모바일 장비들이 보급화 됨에 따라 무선 네트워크의 사용이 급격히 증가하였다. 이러한 현상으로 인해 무선랜을 사용하는 트래픽 또한 급격히 증가하였다. 증가된 무선랜 사용량을 지원하기 위해 다수의 액세스 포인트의 배치가 이루어지고 있다. 이에 따라 제한된 공간에 다수의 액세스 포인트와 사용자가 분포하는 밀집 무선랜 환경에서 트래픽 충족을 위한 문제가 대두되고 있다. 무선랜을 위한 주파수 자원은 한정되어 있으며 이에 따라 밀집 무선랜에서는 다수의 사용자에 의한 많은 충돌이 발생하게 된다. 또한 인접하는 무선랜의 기본 서비스 영역에서의 간섭에 영향을 받아 시스템의 성능이 하락하는 현상이 발생하고 있다.
이 문제점을 해결하기 위해 이미 많은 연구들이 진행되어 왔다. 전송전력 제어 방안은 밀집 무선랜을 위한 방안으로써, 인접한 액세스 포인트의 의한 간섭의 세기를 근본적으로 감소시킨다. 또한 경쟁 윈도우 제어 알고리즘 또한 밀집 무선랜에서의 성능 향상을 위한 하나의 방안이다. 경쟁 윈도우 제어를 통해 다수의 사용자들 간 충돌확률과 딜레이를 감소시킬 수 있다.
본 연구에서는 앞서 설명한 문제점들을 해결하기 위해 전송전력 및 경쟁 윈도우의 결합 제어 방안을 제안하고 있다. 채널 간섭을 줄이기 위해 주변 환경에 따라 액세스 포인트의 전송전력을 조절한다. 간섭 제어와 더불어서 경쟁 윈도우 제어를 통해 채널 부하를 조절함에 따라 추가적으로 성능을 향상시킨다. 제안 알고리즘에서는 이러한 동작들이 주변 시스템에 대한 정보를 받지 못하는 분산 환경에서 수행되며, 주변 환경에 맞추어 동작하게 된다.
아울러, 시뮬레이션을 통하여 제안 알고리즘의 성능을 평가하였다. 시뮬레이션은 기존 알고리즘과 제안 알고리즘의 성능 평가를 위해 각 노드 및 셀 당 평균 throughput과 평균 MAC 딜레이를 측정하였다. 추가적으로 포화된 환경과 포화되지 않은 환경에서 모두 시뮬레이션을 진행하였다. 시뮬레이션 결과, 제안 알고리즘은 다수의 사용자가 존재하는 환경에서 평균 throughput이 기존 알고리즘 대비 높은 값을 가짐을 확인하였다. 또한 사용자가 많아짐에 따라 증가하는 평균 MAC 딜레이의 증가 기울기가 기존 알고리즘 대비 감소하여 사용자 수가 많아질 수록 딜레이의 차이가 커짐을 확인하였다. 따라서 제안 알고리즘이 살펴본 메트릭을 통하여 밀집 무선랜 환경에서 기존 알고리즘보다 더 적합함을 확인할 수 있다.
