A MAC Enhancement Technique for Quality of Service Guarantee in Wireless Local Area Networks

무선 네트워크에서 QoS 보장을 위한 MAC 향상 기법

In an infrastructure-based wireless network, an access point is used for all communications among mobile devices. However, when a mobile device moves into a dead Bone, a connectivity disruption between the mobile device and the access point occurs. Such connectivity disruption consequently leads to another connectivity disruption between the mobile device moving toward the dead zone and other wireless-enabled devices located within the area of the infrastructure-based wireless network. To cope with the connectivity disruption in the infrastructure-based wireless network the ad hoc network that dynamically forms a network without any preexisting communication infrastructure needs to be set up to provide seamless connections among mobile devices. In this paper, we propose the DNSQ-MAC (Dynamic Network State aware QoS-Medium Access Control) technique that meets the deadlines of MAC frames forwarded over hop-by-hop multipaths and guarantees the QoS performance of an ad hoc-based wireless network. Mobile devices incorporating the DNSQ-MAC technique are capable of adjusting to the new dynamic network status in order to enhance the QoS performance in the ad hoc-based wireless network. A case study which exploits the Qualnet simulator shows that the proposed DNSQ-MAC technique can guarantee the deadlines of MAC frames forwarded over hop-by-hop multipaths and enhance the QoS performance of various routing protocols and packet schedulers running on the network layer above the MAC layer.

인프라스트럭처(infrastructure) 방식 기반의 무선 네트워크에서는 모든 무선 단말간의 통신이 무선 AP(Access Point)를 통하여 이루어진다. 그러나 무선 단말이 음영지역으로 이동하면 무선 단말과 무선 AP간의 통신이 단절되고, 무선 네트워크 내에 존재하는 다른 무선 단말과의 통신도 단절되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해서는 기반 통신 시설이 없이도 무선 단말간의 끊김없는 통신을 제공할 수 있는 애드혹(ad hoc) 기반의 무선 네트워크 환경을 고려해야 한다. 이에 본 논문에서는 애드혹 기반의 무선 네트워크 환경에서 홉 간 다중 경로(Hop-by-Hop Multipath)에 전달되는 MAC (Medium Access Control) 프레임의 마감시한을 보장하여 응용 서비스의 품질을 보장할 수 있는 DNSQ-MAC (Dynamic Network State aware Quality of service - Medium Access Control) 기법을 제안하였다. DNSQ-MAC 기법은 애드혹 기반의 무선 네트워크에서 동적으로 변하는 네트워크 상태에 적응하여 서비스 품질을 향상시킨다. Qualnet을 이용한 모의실험을 통해 제안된 기법의 성능을 평가한 결과, DNSQ-MAC 기법은 홉 간 다중 경로에서 전달되는 MAC프레임의 마감시한을 보장하고, MAC계층의 상위 계층인 네트워크 계층에서 동작되는 다양한 라우팅 프로토콜 및 패킷 스케줄러에서도 향상된 서비스 품질을 제공하였다.