해양 산업과 IT기술의 융합으로 해양 네트워크 시스템에 적용하기 위한 여러 가지 무선통신 기술들이 논의됨에 따라, 본 논문에서는 선박 간의 안정적인 통신을 위한 HARQ-ARQ interaction 기법을 제안하고, 모의실험을 통해 성능을 평가하였다. HARQ-ARQ interaction 기법에서 선박은 HARQ 피드백으로 ARQ 피드백을 대체함으로써, ARQ 블록의 재전송 시간을 단축시킨다. 그러나 HARQ 피드백 오류로 인하여 HARQ-ARQ interaction 기법에서 성능 열화가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문은 HARQ-ARQ interaction 기법을 사용할 때 HARQ 피드백 메시지의 오류가 미치는 영향을 고려한다. 모의실험을 통하여 해양 네트워크 시스템에서 HARQ-ARQ interaction 기법을 사용함으로써 지연 성능을 향상시키는 것을 확인하였다.
본 논문은 제한된 재전송 횟수(retransmission persistence)를 갖는 SR-ARQ(Selective Repeat Automatic Repeat reQuest) 프로토콜의 큐잉 지연에 대한 분석 모델을 제안한다. SR-ARQ는 링크 계층 프로토콜로서 전송 중에 손실되거나 손상된 패킷을 재전송을 통해 복구하는 기능을 한다. SR-ARQ의 재전송 횟수는 SR-ARQ의 손실 복구 성능 뿐만 아니라 지연 성능에 큰 영향을 미치는 패러미터이다. 현재 최대 재전송 횟수가 SR-ARQ의 성능에 어떤 영향을 미치는 지에 대한 연구는 많지 않다. 이에, 본 논문에서는 M/G/1 큐잉 모델을 바탕으로 제한된 재전송 횟수를 갖는 SR-ARQ의 큐잉 모델을 제안하고 이를 통해 SR-ARQ의 큐잉 지연에 대한 재전송 횟수의 영향을 분석한다. 또한, OPNET을 이용한 모의실험을 통해 제안된 큐잉 모델의 정확성을 검증한다. 특히, 본 논문은 패킷 손실율과 트래픽 부하를 달리하는 여러 통신 환경에서 재전송 횟수가 SR-ARQ의 큐잉 지연 성능에 어떤 영향을 미치는 지를 수학적 분석 결과 및 모의실험 결과를 통해 명확하게 보여준다.
차세대 이동 통신에서는 고품질, 고속 통신의 멀티미디어 서비스를 요구한다. 이러한 서비스를 만족시키기 위해서는 강력한 오류 정정 기법이 사용된다. ARQ(Auto Repeat Request) 기법은 전송 효율적인 측면, 그리고 FEC(Forward Error Correction) 기법은 높은 신뢰도면에서 취약한 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 서로 보완한 H-ARQ(Hybrid Auto Repeat Request) 시스템이 현재 연구 중에 있다. 따라서 본 논문에서는 cross layer를 이용한 H-ARQ 시스템을 분석하였다. Cross layer coding 기법과 H-ARQ type, 채널 환경에 따라 적합한 H-ARQ 방식을 BER 성능과 전송 효율 분석을 통해 제안한다.
본 연구에서는 송신 측이 전송한 데이터를 오류 없이 수신하기 위해 IEEE 802.16d 서 채택하고 있는 4가지 ARQ 기법을 전송오류가 빈번하게 발생하는 무선채널환경에서 성능을 분석하였다. NS-2 네트워크 시뮬레이터를 사용하여 성능평가를 위한 시뮬레이터를 구현하였고, 성능평가의 척도로 시뮬레이션 수행시간 동안 수신 측이 송신 측으로부터 오류 없이 순서대로 수신한 총 ARQ 블록의 바이트 수와 본 연구에서 새롭게 정의한 ACK-Efficiency를 사용하였다. 성능평가 결과에 따르면 각 ARQ 기법이 다양한 우선채널환경에 띠라 서로 상이한 성능을 제공함을 알 수 있었으며, 특정 채널환경에서 데이터 전송률을 높이기 위해서는 채널상태에 알맞은 ARQ 기법을 선택해야 하고, ARQ 기법의 적절한 ACK 전송주기를 선정하는 것이 중요함을 알 수 있었다.
본 논문에서는 ARQ 기법의 성능을 정확히 분석하기 위해 궤환채널의 잡음을 고려하여 시스템의 성능을 분석하였다. 상태도를 이용하여 ARQ 메카니즘을 표현하였고, 신호흐름 그래프에 대한 생성함수를 이용하여 ARQ 기법의 정보전송율을 수학적으로 유도하였다. 채널은 광범위한 채널환경에 적용할 수 있는 나카가미-m 페이딩 채널모델을 사용하였으며, BPSK 및 BFSK 시스템에 ARQ 기법을 적용하여 궤환이득과 페이딩 지수 m에 따른 시스템의 정보전송율을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 분석결과, 궤환채널의 잡음이 증가할수록 ARQ 기법의 정보전송율은 감소하지만 궤환이득과 페이딩 지수 m이 증가할수록 ARQ 기법의 정보전송율이 증가됨을 확인하였다. 또한 비트에러확률의 차이로 BFSK에 비해 BPSK의 정보전송율이 우수함을 확인하였다.
본 논문에서는 IEEE 802.16m 시스템에서 HARQ 피드백 정보를 이용한 ARQ 프로토콜 (HARQ and ARQ interactions)을 사용할 때 HARQ 피드백 오류가 성능에 미치는 영향을 분석한다. 또한, HARQ 피드백 오류를 고려한 새로운 HARQ and ARQ interactions 기법을 제안한다. HARQ and ARQ interactions 기법은 ARQ 피드백 메시지를 대신하여 HARQ 피드백 정보를 사용하여 재전송 시간을 단축함으로써 시스템 throughput을 증가시킨다. 그러나 HARQ 피드백 메시지에 오류가 발생하는 경우 성능 열화가 발생 할 수 있다. 특히, HARQ 피드백 오류 중 Local NAK 오류가 발생 시 ARQ 블록의 유실로 인한 성능 열화가 심각하다. 본 논문에서는 HARQ Local NAK 오류를 고려하고 채널상태에 적응적으로 동작하는 HARQ and ARQ interactions 기법을 제안한다. 모의실험을 통해 제안한 기법 사용 시 throughput 및 delay 성능 향상을 확인하였고, 이를 정량적으로 분석하였다.
보다 선뢰적인 정보전송을 위하여 데이터 에러를 제어하기 위한 ARQ 기법의 연구는 중요하다. 특히 위성 통신에서는 긴 전송 지연시간에 의하여 성능의 차이가 크게 나타나므로 본 논문에서는 전송 지연시간을 중심으로 프레임의 길이. 채널용량, BER의 변화에 따른, SR ARQ와 기존의 고정된 코딩율을 갖는 type- I h hybrid ARQ 방식의 성능분석을 하였다. Type-I hybrid ARQ 방식에 사용되는 FEC(Forward Error Control) 방식으로는 BCH 코드를 사용하였고 BCH 코드율과 Window 크기. 데이터 속도 등 여러 가지 파라미터에 따 른 throughput을 분석하였다. 특히 기존의 SA W(Stop and Wait) ARQ의 식을 바탕으로 전송지연시간이 고 려된 type-I hybrid ARQ의 성능 관계식을 유도하였다. 다양한 전송 지연시간이 고려된 type-I hybrid ARQ 의 성능을 수치해석과 더불어 시뮬레이션을 통해 분석하여, 중요한 특성 결과를 얻게 되었다.
ARQ 방식들에 대한 연구는 대부분 고정 채널의 제한된 에러율 하에서 이루어진다. 고정 채널이 아닌 경우에는 에러율의 변화가 다양하며, 에러율의 변화 범위가 광범위하다. 본 논문에서는 에러율의 변화가 느린 채널에서 수신한 확인메시지에 근거해 간단한 방법으로 채널 상태를 판단하고, ARQ의 동작 모드를 적응적으로 교환시킬수 있는 효과적인 stop-and-wait ARQ 방식을 제안한다. 제안하는 방식은 에러율의 변화 범위가 광범위한 조건하에서 다른 비교할 수 있는 stop-and-wait ARQ 방식보다 높은 전송효율을 제공한다.
본 논문에서는 기존의 ARQ와 복합 ARQ(hybrid ARQ)기법을 위한 하위 블록 재전송기법을 제안한다. 제안하는 하위블록 재전송 기법은 채널의 상태가 양호할 때는 기존의 ARQ와 복합 ARQ기법과 똑같이 동작한다. 채널의 상태가 나빠짐에 따라, 전송되는 데이터 블록은 효과적인 전송을 위해 작은 하위 블록으로 나뉘어 진다. 각각의 하위블록은 오류 정정을 위해 단축 부호를 이용하여 부호화 되고 부호의 길이는 채널의 BER에 따라 최적의 크기로 선택된다. 수신된 블록은 하위 블록 단위로 오류를 검사한다. 제안하는 하위 블록 재전송 기법은 오류 발생시 하위 블록만을 재전송함으로써, 기존의 ARQ 기법보다 향상된 통과율을 얻을 수 있다. 하위 블록기법을 사용하여 ATM 셀을 전송하는 예를 고찰하고 시뮬레이션한다.
본 논문에서는 병원에서 인터넷이나 멀티미디어 서비스 등 고속 패킷 전송에 있어서 전송 효율을 증대하기 위한 H-ARQ 기법에 대하여 고찰하였다. H-ARQ 기법의 성능 분석을 위하여 3GPP 시스템에서 WWW 트래픽 모델에 근거하여 각 타입별 성능에 대하여 고찰하였다. 또한 GPRS에 대하여 링크 적응 기법과 H-ARQ Type II 방식에 대한 링크 성능을 전송 효율 및 패킷 지연 차원에서 비교 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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