Das, Saumitra M.;Hu, Y. Charlie;Lee, C.S. George;Lu, Yung-Hsiang
Journal of Communications and Networks
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제9권3호
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pp.296-311
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2007
Mobile multi-robot teams are useful in many critical applications such as search and rescue. Explicit communication among robots in such mobile multi-robot teams is useful for the coordination of such teams as well as exchanging data. Since many applications for mobile robots involve scenarios in which communication infrastructure may be damaged or unavailable, mobile robot teams frequently need to communicate with each other via ad hoc networking. In such scenarios, low-overhead and energy-efficient routing protocols for delivering messages among robots are a key requirement. Two important primitives for communication are essential for enabling a wide variety of mobile robot applications. First, unicast communication (between two robots) needs to be provided to enable coordination and data exchange. Second, in many applications, group communication is required for flexible control, organization, and management of the mobile robots. Multicast provides a bandwidth-efficient communication method between a source and a group of robots. In this paper, we first propose and evaluate two unicast routing protocols tailored for use in ad hoc networks formed by mobile multi-robot teams: Mobile robot distance vector (MRDV) and mobile robot source routing (MRSR). Both protocols exploit the unique mobility characteristics of mobile robot networks to perform efficient routing. Our simulation study show that both MRDV and MRSR incur lower overhead while operating in mobile robot networks when compared to traditional mobile ad hoc network routing protocols such as DSR and AODV. We then propose and evaluate an efficient multicast protocol mobile robot mesh multicast (MRMM) for deployment in mobile robot networks. MRMM exploits the fact that mobile robots know what velocity they are instructed to move at and for what distance in building a long lifetime sparse mesh for group communication that is more efficient. Our results show that MRMM provides an efficient group communication mechanism that can potentially be used in many mobile robot application scenarios.
본 논문에서 ECOT(Estimated Channel Occupancy Time)이라는 새로운 무선 링크 성능 지표를 제시하며, 이를 기반으로 멀티 홉 무선 메쉬 네트워크 환경에서 종간간 높은 수율을 얻고자 한다. ECOT의 핵심적인 특징은 다양한 형태의 IEEE 802.11 MAC(Medium Access Control) 환경에서 적용이 가능하다는 점이다. 우리는 802.11 DCF(Distributed Coordination Function), 802.11e EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) with BACK(Block Acknowledgement), 802.11n A-MPDU(Aggregate MAC Protocol Data Unit)와 같은 다양한 형태의 링크 계층 구조를 고려하며, 이와 같은 다양한 환경에서 제안하는 ECOT이 기 제안된 다른 성능 지표 방법론과 비교하여 높은 종단간 수율 성능(이득: $8.5{\sim}354.4%$)을 보여줄 수 있다는 것을 확인하였다.
WAVE는 IEEE 1609.x 패밀리 표준들과 IEEE 802.11p 표준으로 구성된 차량 에드혹 네트워크의 대표적인 표준으로 차량 운행시 안전 서비스, 편의 서비스 등을 제공하기 위해 멀티채널 코디네이션과 채널 동기화와 같은 동작들을 포함하고 있다. 데이터 통신 및 네트워킹 기술들은 일반적으로 ns-2, OPNET, 그리고 OPNET++와 같은 시뮬레이터들을 사용하여 그 성능이 평가되지만, 현재까지 이러한 툴들은 WAVE 프로토콜의 동작들을 제공하고 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 ns-2를 기반으로 하여 WAVE 멀티채널 시뮬레이션 프로그램을 작성하고 검증하였다.
IEEE 802.11 MAC 프로토콜의 PCF(Point Coordination Function)는 일반적으로 부하가 높은 네트워크에서 DCF 보다 더 나은 성능을 보이는 매체 접근 방식이다. 뿐 만 아니라 PCF는 시간 제한적인 응용의 전송에 적절하다. 본 논문에서는 IEEE 802.11 무선 랜에서 노드의 수 변화에 따르는 QoS 향상 방법에 대하여 고려한다. 무선 랜에는 QoS를 자원 받는 노드들과 그렇지 않은 노드들도 구성되어 있다고 가정한다 여기서 QoS 노드란 QoS를 지원하는 메커니즘을 가지는 노드를 의미한다. 본 논문에서는 많은 시뮬레이션을 통하여 네트워크의 적절한 파라미터들을 구하며, 노드의 수가 변함에 따르는 네트워크 현상에 대하여 고찰이 이루어진다.
The success of the IEEE 802.11 standard has prompted research into efficiency of the different medium access methods and their support for different traffic types. A modified version of the point coordination function (PCF) called modified PCF has been introduced as a way to improve the efficiency over the standard method. It has been shown through a simulation study and a mathematical analysis that channel utilization can be much improved compared to the standard, in case there is no so-called hidden station problem. However, under the hidden station problem, the efficiency of the modified PCF would obviously decrease. In this paper, some enhancements of the modified PCF are introduced. Firstly, we propose a retransmission process to allow frames involved in collisions to be retransmitted. Then, we propose a collision resolution mechanism to reduce the frame collision probability due to the hidden station problem. In addition, we propose a priority scheme to support prioritization for different traffic types such as interactive voice and video, and real-time data traffic in the modified PCF. To prevent the starvation of one low priority traffic, minimum transmission period is also guaranteed to each traffic type via an admission control algorithm. We study the performance of the modified PCF under the hidden station problem and the performance of the modified PCF with priority scheme through simulations. To illustrate the efficiency of the priority scheme, we therefore compare its simulation results with those of some standardized protocols: The distributed coordination function (DCF), the enhanced distributed channel access (EDCA), the PCF, and our previously proposed protocol: The modified PCF without priority scheme. The simulation results show that the increment of delay in the network due to the hidden station problem can be reduced using the proposed collision resolution mechanism. In addition, in a given scenario the modified PCF with priority scheme can provide better quality of service (QoS) support to different traffic types and also support a higher number of data stations than the previous proposals.
본 연구는 성공적인 국제회의로 평가받고 있는 2010년 서울 G20 정상회의, 2012년 서울 핵안보정상회의 등 국제회의 개최사례를 중심으로 의전경호체계의 현황 및 문제점을 분석하고 그 개선방안을 제시하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서 도출한 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 국제회의 지원법규의 정립이 필요하다. 이를 위해서는 '국제회의산업 육성에 관한 법률'에 대한 국가차원 주무부처 정립, 국제회의 지원법규의 체계에 대한 조정, 국제회의 지원조직의 일관성 유지 등이 수반되어야 한다. 둘째, 경호안전체계 관련법규 소관부처 간 이해 조정이 필요하다. 국제회의 의전경호와 밀접한 관련이 있는 경호안전체계 관련 다수 법규 간의 충돌 가능성 해소가 필요하다. 셋째, 국제회의 의전경호체계 확립을 위한 정부합동 의전편람 제작이 필요하다. 행정부, 입법부 등에 산재하여 다소 국지적이고, 일관성이 없는 의전관련 주요지침(편람)을 정부합동 의전편람 제작을 통해 국제회의 의전체계 확립을 도모해야 할 것이다. 넷째, PCO의 전문역량 배양 및 강화가 필요하다. "분야별로 PCO를 선정, 활용하여 차세대 유망 산업으로 기대되는 국제 컨벤션 대행 산업의 기반을 육성하고 해당 분야의 인력을 양성한다"는 정부 방침이 충분히 달성할 수 있도록 다양한 분야의 PCO를 발굴하여 국가 차원의 지원을 병행해야 할 것이다.
최근 IEEE802.11 Working Group(WG)에서는 QoS(Quality of Service)를 제공하기 위하여 기존의 IEEE802.11 MAC(Medium Access Control)프로토콜을 개선한 IEEE802.11e MAC프로토콜에 대한 표준화 작업 중에 있다. IEEE802.11e MAC프로토콜 중에서 EDCF는 기존의 DCF에서 QoS를 제공하기 위하여 서로 다른 우선수위에 대하여 서로 다른 서비스를 제공할 수 있도록 개선한 것이다. 하지만 EDCF는 DCF가 가지고 있던 문제점이었던 throughput에 대한 최적화 문제와 우선순위 보장에 대한 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서 제안하는 알고리듬은 먼저 보다 효과적인 우선순위를 위한 보장방안을 제안하고 이와 함께 처리율을 최적화하기 위하여 수학적인 분석을 통해서 보다 효과적인 처리율을 얻을 수 있는 방안을 제시한다. 제안된 알고리듬을 컴퓨터 모의실험을 통해서 기존의 알고리듬보다 노드 수에 상관없이 항상 나은 처리율을 가짐을 확인하였고 노드수의 증가로 인한 처리율의 저하도 감소되는 것을 확인하였다. 또한 기존의 EDCF보다 효과적으로 우선순위를 보장함을 확인하였다.
최근 IEEE802.11 Working Group(WG)에서는 QoS(Quality of Service)를 제공하기 위하여 기존의 IEEE802.11 MAC(Medium Access Control)프로토콜을 개선한 IEEE802.11e MAC프로토콜에 대한 표준화 작업 중에 있다. IEEE802.11e MAC프로토콜 중에서 EDCF는 기존의 DCF에서 QoS를 제공하기 위하여 서로 다른 우선수위에 대하여 서로 다른 서비스를 제공할 수 있도록 개선한 것이다. 하지만 EDCF는 DCF가 가지고 있던 문제점이었던 throughput에 대한 최적화 문제와 우선순위 보장에 대한 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서 제안하는 알고리듬은 먼저 보다 효과적인 우선순위를 위한 보장방안을 제안하고 이와 함께 처리율을 최적화하기 위하여 수학적인 분석을 통해서 보다 효과적인 처리율을 얻을 수 있는 방안을 제시한다. 제안된 알고리듬을 컴퓨터 모의실험을 통해서 기존의 알고리듬보다 노드 수에 상관없이 항상 나은 처리율을 가짐을 확인하였고 노드수의 증가로 인한 처리율의 저하도 감소되는 것을 확인하였다. 또한 기존의 EDCF보다 효과적으로 우선순위를 보장함을 확인하였다.
IEEE 802.11 DCF(Distributed Coordination Function) 프로토콜은 무선 매체의 공유를 위하여 단말간 경쟁기반의 분산 채널접근 방법을 제공한다. 그러나, 이 방법은 단말 수가 증가함에 따라 많은 충돌(Collision)을 야기한다. 따라서, 지연 지터 그리고 효율측면에서 IEEE 802.11 DCF의 성능은 급격하게 감소한다. 본 논문에서는 IEEE 802.11 DCF 시스템의 성능을 향상시키기 위해 간단하고 효율적인 DCF/VG(Distributed Coordination Function with Virtual Group) 방법을 제안한다. 제안하는 방법에서, 각 단말은 캐리어 검출을 통해 현재 채널의 경쟁 수준(Contention Level)을 측정하고 경쟁 수준에 따라 독립적으로 가상 그룹 주기(Virtual Group Cycle)를 결정한다. 가상 그룹 주기는 하나 이상의 가상 그룹들로 이루어지며 하나의 가상 그룹은 한번의 유휴 기간(Idle Period)과 한번의 번잡 기간(Busy Period)을 갖는다. 단말은 가상 그룹 주기 중에서 자신이 선택한 가상 그룹에서만 동작하며 다른 그룹에서는 동작하지 않는다. 즉, 단말이 선택한 가상 그룹에서는 IEEE 802.11 DCF처럼 유휴 슬롯을 검출하면 백오프 카운터(Backoff Counter)를 감소시키고 백오프 카운터가 0이 되면 데이터 패킷을 전송한다. 그러나 다른 가상 그룹에서는 유휴 슬롯을 검출하더라도 백오프 카운터를 감소시키지 않는다. 제안하는 방법을 수학적 분석과 시뮬레이션을 통해 IEEE 802.11 DCF와 성능을 비교 분석한다. 성능 비교 분석 결과, 제안하는 방법이 다양한 경쟁 수준 환경에서 높은 효율과 낮은 지연 및 지터를 가짐을 확인하였다.
본 논문에서는 IEEE 802.11a 무선 LAN의 MAC(Medium Access Control) 계층에서 DCF(Distributed Coordination Function) 프로토콜의 처리율을 트래픽 량 및 MSDU(MAC SDU) 크기 측면에서 분석하였다. IEEE 802.11a에서 필수사항으로 권고하고 있는 6, 12, 24Mbps와 최대속도인 54Mbps급에 대하여 검토한 결과 전송속도가 작을 수록 처리율이 우수하며 MSDU의 크기가 클수록 처리율이 증가한다는 것을 알 수 있고 MSDU의 크기를 일정하게 할 때 처리율이 최대가 되는 최적 트래픽 양이 구해질 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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