The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Packet Scheduling Scheme to Enhance Throughput at IEEE 802.11e WLAN System

IEEE 802.11e 무선 LAN 시스템에서 서비스 처리율 증대를 위한 패킷 스케줄링 기법

  • 장재신 (인제대학교 정보통신공학과 무선통신망 연구실) ;
  • 전형익 ((주)케이벨)
  • Published : 2006.04.01
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Abstract

With the appearance of various types of traffic services in communication networks, a study on QoS(Quality of Service) packet scheduling mechanisms which can support differentiated service to each traffic service becomes very important. To meet this requirement, IEEE 802.11 Working Group established the IEEE 802.11e MAC protocol which categorizes every traffic services into 4 access categories(AC) and provides the differentiated service to each AC. In addition, the physical layer of IEEE 802.11a/g standards provide up to 54 Mbps transmission rate per one wireless LAN terminal. However, since the radio resource is hardly limited in wireless channel, it is necessary to find an efficient packet scheduling scheme to maximize the transmission efficiency. Therefore, in this paper, we proposed a new packet scheduling scheme that can enhance the total throughput by setting different contention windows(CW) of CSMA-CA channel access scheme to each wireless LAN terminal according its current channel states. Numerical results derived from using NS-2 network simulator have shown that our proposed packet scheduling scheme can enhance the performance of IEEE 802.11e more and more.

다양한 형태의 트래픽이 등장하면서 각 트래픽이 요구하는 서비스 품질을 모두 만족시키기 위한 패킷 스케줄링 연구에 대한 중요성이 커지고 있다. IEEE 802.11 위원회에서는 이러한 요구에 부응하기 위해 IEEE 802.11e 규격을 제정하여 모든 트래픽을 4가지로 분류한 뒤 각 트래픽 별로 차등화된 서비스를 제공하고 있다. 그리고 IEEE 802.11a/g규격에서는 물리계층에서의 전송속도를 무선 단말기 당 최대 54 Mbps까지 지원하고 있다. 하지만 무선 채널환경에서는 전체 대역폭이 제한되어 있기 때문에 주어진 대역폭 내에서 전송효율을 최대화시키는 문제는 항상 풀어야 하는 과제이다. 따라서 본 연구에서는 전송오류가 발생하는 무선통신 환경 하에서 동작하는 무선 LAN 단말기가 패킷 전송을 위해 CSMA-CA 기반으로 동작함에 있어서 CW(Contention Window) 값을 현재 무선채널 상태에 따라 달리 설정함으로써 서비스 처리량(Throughput)을 더욱 극대화할 수 있는 패킷 스케줄링 기법을 제안하였다. 제안된 알고리즘을 NS-2 네트워크 시뮬레이터를 이용하여 성능평가를 수행하였고, 수치 결과를 통해 제안한 알고리즘이 기존 IEEE 802.11e의 성능을 더욱 향상시킬 수 있음을 보였다.

Keywords

References

  1. IEEE Std. 802.11-1999, Part 11: Wireless LAN medium access control(MAC) and physical layer(PHY) specification, IEEE Std. 802.11, 1999
  2. IEEE Std. 802. 11e/D6.0, Draft Supplement to Part 11: Wireless medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: medium access control(MAC) enhancements for quality of service(QoS), November 2003
  3. IEEE Std. 802.11a WG, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specification: Highspeed Physical Layer in the 5 Hz band, September 1999
  4. S. McCanne and S. Floyd, 'NS network simulator', version 2.27, http://www.isi.edu/nsnam/ns
  5. IEEE Std. 802.11b, Supplement to Part 11: Wireless LAN medium access control(MAC) and physical layer(PHY) specifications: higher-speed physical layer extension in the 2.4 GHz band, IEEE Std. 802. 11b-1999, 1999
  6. J. Zhao et al., 'Performance study of MAC for service differentiation in IEEE 802.11,' in Proc. of IEEE GLOBECOM '02, pp. 17-21. November 2002
  7. 김종덕, 'IEEE 802.11e EDCF 성능 분석과평가,' 한국통신학회논문지, 제29권 12A호, pp. 1356-1366, 2004년 12월
  8. D. J. Deng and R. S. Chang, 'A priority for IEEE 802.11 DCF access method,' IEICE Trans. Commun, vol. E82-B, No. 1, January 1999
  9. S. Mangold et al., 'IEEE 802.11e wireless LAN for quality of service,' in Proc. of European Wireless'2002, February 2002
  10. W. Pattara, P. Krishnamurthy and S. Banerjee, 'Distributed mechanisms for quality of service in wireless LANs,' IEEE Wireless. Commun. Mag., pp. 26-34, June 2003
  11. A. Banchs, A. and X. Perez, 'Distributed weighted fair queuing in 802.11 wireless LAN,' in Proc. of IEEE ICC'2002, April 2002
  12. S. Choi et al., 'IEEE 802.11e contention-based channel access(EDCF) performance evaluation,' in Proc. of IEEE ICC'2003, pp. 1151-1156., May 2003
  13. 전형익, 장재신, 'IEEE 802.11e 무선 LAN에서 EDCF 기법 성능 분석,' 한국해양정보통신학회 2005년도 춘계종합학술대회, 부산외국어대, pp. 528-532, 2005년 5월 27일
  14. 전형익, 장재신, 'IEEE 802.11e 무선 LAN 시스템에서 Throughput 증대를 위한 패킷 스케쥴링 기법 연구,' 한국해양정보통신학회 2005년도 추계종합학술대회, 배제대학교, pp. 421-425, 2005년 10월 28일
  15. T. S. Rappaport, Wireless communications: principles and practice, 2 ed., Prentice Hall PTR, pp. 120-125, 2002