A New Bandwidth Allocation Scheme for Hard Real-time Communication on Dual IEEE 802.11 WLANs

이중 IEEE 802.11 WLAN에서 경성 실시간 통신을 위한 대역폭 할당

  • 이정훈 (제주대학교 전산통계학과) ;
  • 강미경 (제주대학교 전산통계학과)
  • Published : 2005.10.01

Abstract

This paper proposes and analyzes a message scheduling scheme and corresponding bandwidth allocation method for the hard real-time communication on dual standard 802.11 Wireless LANs. By making the superframeof one network precede that of the other by half, the dual network architecture can minimize the effect of deferred beacon and reduce the worst case waiting timeby half. The effect of deferred beacon is formalized and directly considered to decide the polling schedule of PCF phase. Simulation results executed via ns-2 show that the proposed scheme can improve the schedulability by 3$36\%$ for real-time messages and give $9\%$ more bandwidth to non-real-time messages for the given stream sets, compared with the network whose bandwidth is just doubled with the same MAC.

본 논문은 이중 IEEE 802.11 무선 근거리 통신망 상에서의 경성 실시간 통신을 위한 메시지 스케줄링 기법과 이에 따르는 대역폭 할당 기법을 제안하고 그 성능을 분석한다. 동일한 주기를 갖는 각 네트워크에서 슈퍼프레임이 서로 반주기의 편차를 갖고 진행되도록 함으로써 최대 대기시간을 반으로 감소시키고 비콘 지연 현상이 실시간 트래픽 스케줄링에 주는 영향을 최소화한다. 비콘 지연 현상의 영향이 오프라인시에 형식화되고 고려되어 라운드로빈 방식을 기반으로 PCF 구간의 폴링 스케줄을 결정한다. ns-2에의해 수행된 모의실험은 제안된 방식이 실험을 위해 생성된 메시지 집합에 있어서 동일한 대역폭과 MAC 방식을 갖는 이중 근거리 통신망에 비하여 실시간 메시지의 스케줄가능성을 $36\%$ 향상시킬 수 있으며 비실시간 메시지들에게는 $9\%$의 대역폭을 더 할당할 수 있음을 보인다.

Keywords

References

  1. Carley, T., Ba, M., Barua, R. and Stewart, D., 'Contention-free periodic message scheduler medium access control in wireless sensor/actuator networks,' Proc. IEEE Real-Time Systems Symposium, pp. 298-307, 2003 https://doi.org/10.1109/REAL.2003.1253276
  2. Sheu, S. and Sheu, T., 'A bandwidth allocation/sharing/extension protocol for multimedia over IEEE 802.11 ad hoc wireless LANs,' IEEE Journal on Selected Areas in Communications, No. 19, pp. 2065- 2080, 2001 https://doi.org/10.1109/49.957320
  3. Li, H., Shenoy, P., Ramamritham, K., Scheduling communication in real-time sensor applications, Proc.10th IEEE Real-time Embedded Technology and Applications Symposium, pp. 2065-2080, 2004 https://doi.org/10.1109/RTTAS.2004.1317244
  4. IEEE 802.11-1999, Part 11-Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, 1999
  5. Caccamo, M., Zhang, L., Sha, L. and Buttazzo, G., 'An implicit prioritized access protocol for wireless sensor networks,' Proc. IEEE Real-Time Systems Symposium, 2002 https://doi.org/10.1109/REAL.2002.1181560
  6. Choi, S. and Shin, K., 'A unified wireless LAN architecture for real-time and non-real-time communication services,' IEEE/ACM Trans. on Networking, No. 8, pp. 44-59, 2000 https://doi.org/10.1109/90.836477
  7. Lindgren, A., Almquist, A. and Schenen, O., 'Quality of service schemes for IEEE 802.11: A simulation study,' 9-th Int'l Workshop on Quality of Service, 2001
  8. Bai, H., Atiquzzrnan, M., 'Error modeling schemes for fading channels in wireless communications: A survey,' IEEE Communication Surveys and Tutorials, Vol. 5, No. 2, 2003
  9. Shah, S. H., Chen, K., Nahrstedt, K.: Dynamic Bandwidth Management for Single-hop Ad Hoc Wireless Networks, ACM/Kluwer Mobile Networks and Applications (MONET) Journal. 10, pp. 199-217, 2005 https://doi.org/10.1145/1046430.1046445
  10. Liu J., Real-Time Systems,Prentice Hall, 2000
  11. K.-C. Wang and P. Ramanathan, 'End-to-End Delay Assurances in Multihop Wireless Local Area Networks,' in Proceedings of IEEE Globecom, 2003 https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2003.1258777
  12. Kang, M. and Lee, J., 'Design of an efficient guarantee scheme for hard real-time messages on the ad hoc mode IEEE 802.11 Wireless LAN,' ITC-CSCC, pp. 7F2P-20-1-4, 2004
  13. Adamou, M., Khanna, S., Lee, I., Shin, I. and Zhou, S., 'Fair real-time traffic scheduling over a wireless LAN,' Proc. IEEE Real-Time Systems Symposium, pp. 279-288, 2001
  14. Fall, K. and Varadhan, K., Ns notes and documentation, Technical Report, VINT project, UC-Berkeley and LBNL, 1997