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.
The reverse acknowledgment (RA) scheme supports a fast loss recovery for negative acknowledgment (NAK)-based selective repeat automatic repeat request (SR-ARQ) by detecting a retransmission failure quickly before a retransmission timer expires. In this paper, we evaluate the performance of a NAK-based SR-ARQ protocol with the RA scheme and compare it with the conventional NAK-based SR-ARQ protocol. Particularly, we propose a simple analysis model for the transport delay of the NAK-based SR-ARQ protocol considering the traffic condition, the retransmission persistence, the timer-based retransmissions and the RA scheme's behavior. Both NAK-based SR-ARQ protocols with and without the RA scheme are implemented by using the OPNET simulator. We verified the analysis model's accuracy through the simulation results. Also, we evaluate the performance of the NAK-based SR-ARQ protocol with the RA scheme based on analysis and simulation results.
본 논문에서는 버스트 홈 네트워크 채널에서 패킷 데이터 전송을 위한 SR-ARQ (Selective Repeat-Automatic Repeat Request) 기법의 처리율 성능을 분석한다. 홈 네트워크 전송에서는 데이터 전송에 의한 에러를 극복하기 위하여 강력한 에러 제어 기술이 필요하다. 기본적으로 ARQ와 FEC기법이 주로 사용되며 ARQ 기법은 신뢰성 있는 데이터 전송에서 주로 사용된다. 버스트 채널에서 SR-ARQ를 사용한 패킷 데이터 전송의 성능을 분석하고 처리율 분석을 위한 간단한 방식을 제시한다. 분석을 통하여 적은 크기의 패킷 데이터 전송은 버스트 홈 네트워크 채널에서 우수한 성능을 얻을 수 있었다.
차세대 이동 통신 시스템은 다양한 액세스 망에 연결되어, 이동 가입자에게 끊김 없는 다양한 대용량 멀티미디어 서비스를 제공하고자 하고 있다. 이러한 통신 시스템 중에 하나인 WiNGS 시스템은 기존의 네트워크 능력 보다 뛰어난 새로운 RAT(Radio Access Technology) 기술과 이들 간을 융합할 수 있는 IP 연결성을 가지는 망구조를 제공한다. 본 논문은 WiNGS 시스템에서 핸드 오버 시 패킷 재 정렬 문제 해결을 위해 이동 노드와 WAGW 구간 사이에 새로운 링크 계층 SR-ARQ 메커니즘을 제안한다. 또한 SR-ARQ 메커니즘 사용 시 핸드오버 시간 동안 불필요한 패킷 재전송 방지를 위해 SR-ARQ 송신노드에는 적응형 타이머를 사용한 SR-ARQ 메커니즘을, 수신 노드에서는 핸드오버 시 일시적으로 프레임의 순서가 뒤집어짐에 대해서 해당 NAK 응답을 지연하는 지연 NAK 기법을 제안한다. 그리고 제안한 기법의 성능 분석을 위해 ns-2 시뮬레이터를 이용하여, 링크 계층에 SR-ARQ를 구현하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 시뮬레이션 결과 제안한 적응형 타이머와 지연 NAK을 사용한 SR-ARQ가 핸드오버 수행 중 불필요한 재전송을 방지하여 핸드오버 성능을 향상시킴을 보였다.
무선 링크를 통한 데이터 전송 과정에서 오류 혹은 그 밖의 다른 이유로 빈번하게 발생하는 패킷 손실을 감지하고 재전송하기 위한 기능은 전송의 신뢰성 확보 차원에서 매우 중요하다. 따라서 대부분의 이동통신시스템들은 데이터 링크 계층에서 동작하는 자동 재전송 프로토콜(Automatic Repeat reQuest; ARQ)을 도입하고 있다. 그러나 자동 재전송 프로토콜의 재전송 기능과 TCP(Transmission Control Protocol)의 재전송 기능 간 원활하지 못한 상호작용은 오히려 TCP의 성능을 저하시킬 수 있는 문제가 있음이 알려져 왔다. 따라서 본 논문에서는 가장 널리 사용되고 있는 자동 재전송 프로토콜인 SR-ARQ(selective repeat ARQ)를 TCP와의 상호 작용 측면에서의 개선하기 위한 방안을 제시하고 OPNET을 이용한 시뮬레이션을 통하여 이로 인한 TCP 성능 향상을 입증한다.
본 논문에서는 유한 버터용량을 간는 SR(Selectice-Respeat) ARQ(Automatic-Repeat-Request)방식과 1개의 에러는 정정하고 2개의 에러를 검출하는(63, 56) 순환해밍 코드를 결합한 hybrid ARQ방식에 대하여 연구하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 1개의 에러를 정정함으로써 전송효율이 증가됨을 알 수 있었으며, 2개의 에러를 검출하여 재전송에 의해서 뒤바뀐 코드워드의 순서를 바로잡아 수신자(user)에게 전달함을 보여주었다. 성능분석에서는 FEC(Forward-Error-Correction)방식이나 이상적인 SR ARQ방식보다 본 시스템의 전송효율과 신뢰도가 우수하며 특히, 채널에러율이 $10^{-2}$~$10^{-3}$정도로 높은 경우 더욱 효율적임을 보여주었다.
본 논문에서는 효율적인 오류제어를 위하여 유한 버퍼용량을 갖는 SR ARQ방식과 (127, 119) 순환해밍코드를 결합한 하이브리드 ARQ 시스템을 설계하고 왕복지연시간 N이 7인 경우에 대하여 컴퓨터시뮬레이션을 수행하여 제안한 시스템의 동작을 확인하였으며 시스템성능을 분석하였다. 시뮬레이션 결과 재전송신호에 오류가 발생한 경우에도 재전송버퍼를 2N으로 함으로써 오류없이 원하는 신호를 찾아내었고, 수신단에서는 오류정정 및 검출을 하여 수신자에게 오류가 없는 데이터를 전달함을 알 수 있었다. 시스템의 성능분석은 채널오유율에 따른 전송효율에 대하여 이루어졌다.
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.
이 논문에서는 시간에 따라 채널 상태가 변화는 무선 채널 상에서 Markov 소스의 딜레이 성능을 분석하였다. 무선 링크의 양단에서 Selective-repeat (SR) ARQ 프로토콜을 사용한다고 가정했다. 이 논문에서는 대기 시간과 전송 및 재전송 시간 그리고 재 정렬 시간으로 구성된 단대단 평균 패킷 딜레이에 대한 근사화된 분석 방식을 제안하였다. 수치적인 분석과 시뮬레이tus 결과와의 분석을 통해서, 이 연구에서 제안한 분석 방식이 대부분의 경우 정확한 결과를 예측하고 있음을 증명하였다.
가시광 무선통신(Visible Light Communication)은 발광다이오드(LED)가 방출하는 가시광 파장을 이용해 데이터를 주고 받는 기술로써 짧은 시간에 전기에서 빛으로 바꾸는 LED의 깜박임(ON/OFF)을 이용하여 통신을 수행한다. 최근 LED 기술이 발전함에 따라 가시광 무선통신 또한 많은 주목을 받고 있으며 이에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 특히 벽을 통과하지 못하는 가시광 특성을 고려한 실내 통신 시스템에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 논문에서는 실내 환경의 SISO 가시광 무선통신 시스템에 오류제어 기법인 SR-ARQ를 적용하여 통신 환경을 구축하였고, 4가지의 수신지점 및 NRZ-OOK와 VPPM 변조 방식을 이용하여 수신지점 및 변조 방식에 따른 BER, 전송횟수, Throughput을 통해 통신 성능을 비교 및 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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