[논문 리뷰] Effect of Inter Packet Delay in performance analysis of coexistence heterogeneous Wireless Packet Networks

G. M. Tamilselvan, A. Shanmugam|arXiv (Cornell University)|2010. 04. 05.

Bluetooth and Wireless Communication Technologies참고 문헌 7인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 공유된 ISM 대역에서 IEEE 802.15.4 LR-WPAN과 IEEE 802.11b WLAN 간의 공존을 향상시키기 위해 새로운 인터패킷 지연 기반 기법을 제안한다. QualNet 4.5 시뮬레이션을 통해 다양한 토폴로지에서 간섭을 줄여 성능을 크게 향상시키며, 이질적인 무선 패킷 네트워크에서의 대역폭 향상과 충돌률 감소를 입증한다.

ABSTRACT

As the explosive growth of the ISM band usage continues, there are many scenarios where different systems operate in the same place at the same time. One of growing concerns is the coexistence of heterogeneous wireless network systems. For the successful deployment of mission-critical systems such as wireless sensor networks, it is required to provide a solution for the coexistence. In this paper, we propose a new scheme using inter packet delay for the coexistence of IEEE 802.15.4 LRWPAN and IEEE 802.11b WLAN. To evaluate the effectiveness of the proposed scheme, measurement and simulation study are conducted using Qualnet 4.5 simulation software. The simulation results show that the proposed scheme is effective in performance improvement for coexistence network of IEEE 802.15.4 for various topologies.

연구 동기 및 목표

• 동일한 ISM 대역에서 운영되는 이질적인 무선 네트워크 간의 공존 문제에 대응하기 위해.
• 공유 스펙트럼 환경에서 무선 센서 네트워크와 같은 임무 핵심 시스템의 신뢰성 있는 성능을 확보하기 위해.
• 인터패킷 지연이 공존하는 IEEE 802.15.4 및 IEEE 802.11b 네트워크에서 간섭을 줄이고 대역폭을 향상시키는 데 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 다양한 네트워크 토폴로지에서의 시뮬레이션을 통해 제안된 기법의 효과성을 검증하기 위해.

제안 방법

• 제안된 기법은 IEEE 802.15.4 및 IEEE 802.11b 장치 간 전송 타이밍을 제어하기 위해 제어된 인터패킷 지연을 도입한다.
• 동시 전송 중 충돌 확률을 최소화하기 위해 인터패킷 지연을 동적으로 조정한다.
• 양 표준의 고유한 캐리어 감지 다중접근(CSMA) 메커니즘을 활용하여 액세스를 조율한다.
• 다양한 네트워크 토폴로지와 트래픽 조건를 모델링하기 위해 QualNet 4.5를 사용하여 시뮬레이션을 실시한다.
• Throughput, 지연, 패킷 손실과 같은 성능 지표를 다양한 시나리오 간 비교 측정하였다.
• 실제 적용 가능성 평가를 위해 측정 기반 검증과 시뮬레이션 기반 분석을 모두 포함한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 인터패킷 지연은 IEEE 802.15.4 및 IEEE 802.11b 무선 네트워크 간의 공존 성능에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 인터패킷 지연은 이질적인 무선 패킷 네트워크에서 대역폭과 충돌률에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 제안된 기법은 다양한 네트워크 토폴로지와 트래픽 부하에서 어떻게 성능을 발휘하는가?
• RQ4 인터패킷 지연은 공존하는 IEEE 802.15.4 및 IEEE 802.11b 시스템 간의 간섭을 효과적으로 줄일 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 인터패킷 지연 기법은 IEEE 802.15.4 및 IEEE 802.11b 네트워크 간 공존 시나리오에서 대역폭 향상에 뚜렷한 효과를 보였다.
• 인터패킷 지연 제어 기반 최적화된 전송 타이밍으로 인해 패킷 충돌률이 감소하였다.
• 성능 향상이 스타, 메시, 애드혹 구성 포함 다수의 네트워크 토폴로지에서 일관되게 나타났다.
• QualNet 4.5를 사용한 시뮬레이션 결과, 간섭 감소 및 신뢰성 향상에 기법의 효과성이 확인되었다.
• 기존 공존 메커니즘이 안정된 대역폭을 유지하지 못하는 고부하 상황에서 성능 향상이 가장 두드러졌다.
• 연구 결과, 인터패킷 지연이 이질적 무선 네트워크에서의 공존 관리에 실현 가능하고 효과적인 수단임을 확인하였다.