단일 채널 상황에서 다중 홉 전송과 블록 단위 무선 자원 재사용을 고려한 기회적 스케줄링 기법 : Opportunistic Scheduling Scheme in Single Channel Systems Considering Multihop Transmission and Spatial Frequency Reuse
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 최진우
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 200702
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 전자공학
- 식별자(기타) 000000103783
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 논문에서는 다중 홉 망에서 무선 자원 재사용을 고려한 기회적 스케줄링 기법에 대해 연구하였다. 무선 패킷 망에서는 시간에 따라 채널의 상태가 변화하기 때문에 기회적 스케줄링 기법이 널리 적용된다. 이 기법에서는 평균적인 채널 상태보다 현재 채널 상태가 우수한 사용자에게 높은 전송의 우선 순위를 부여한다. 한편, 근래 다중 홉 중계 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이 시스템을 통해 시스템 용량 증대와 커버리지 확대가 기대된다. 그런데 기존의 기회적 스케줄링 기법은 단일 홉 무선 망 환경을 위해 개발되었으므로, 이를 다중 홉 망에 그대로 적용할 경우, 시스템 성능과 효율성이 감소할 수 있다. 왜냐하면, 기존의 기회적 스케줄링 기법은 단일 무선 링크의 상태만을 기반으로 하지만, 다중 홉 망에서는 스케줄링 기법에 시작 노드에서 종착 노드까지의 링크 상태가 종합적으로 고려되어야 하기 때문이다. 다중 홉 망에서 용량 증대를 위해 공간적으로 떨어져 있는 중계기 간 무선 자원을 재사용하는 기법이 고려되고 있다. 그런데, 주파수 재사용이 스케줄링 알고리즘에 고려되지 않는다면, 무선 자원 재사용 기법을 통해 기대하는 만큼 무선 자원을 효율적으로 재사용하지 못할 수 있다. 본 논문에서는 다중 홉 망에서 다중 홉 전송과 무선 자원 재사용을 고려하여 전송 경로의 무선 자원 효율을 새롭게 정의하였다. 그리고 정의된 전송 경로의 무선 자원 효율을 이용하여 기존 단일 홉 망에서의 기회적 스케줄링 기법을 다중 홉 망으로 확장 적용하기 위한 방법을 제시하였다. 제시된 스케줄링 기법은 다중 홉 망에서 전송 경로 상을 모든 홉에서의 채널 상태를 반영한 기회적 스케줄링을 달성하고, 무선 자원의 재사용율을 높임으로써 시스템의 효율을 증대시키는 것이 가능하다. 제시한 기법을 활용하여, QoS를 고려하지 않는 스케줄링 기법과 QoS를 보장하는 스케줄링 알고리즘을 제안하였다. 그리고, 컴퓨터 모의 실험을 통해 제안된 알고리즘의 성능과 효율을 평가하였으며, 제안된 기법이 기존의 스케줄링 알고리즘을 다중 홉 망에 간단히 적용한 기법과 비교하여, 무선 자원 효율이 크게 증대됨을 확인하였다.
more초록/요약
Opportunistic scheduling schemes for multi-hop networks are studied in this thesis with the reuse of radio resources taken into account. Due to the time-dependency of channel states, opportunistic scheduling schemes are widely adopted in wireless packet networks. In these schemes, users experiencing better channel states than usual will be given higher transmission priority. On the other hand, multi-hop relay systems emerging and the enhancement of system capacity and coverage is expected in such systems. However, conventional opportunistic scheduling schemes are developed for the single-hop wireless network environment, and therefore, may result in performance/efficiency degradation when directly applied to multi-hop systems. For instance, since data packets are repetitiously transmitted over multiple hops, multiple link states from source to destination node should be considered in opportunistic scheduling algorithms while traditional opportunistic scheduling algorithms only reflect the state of a single wireless link. Moreover, the reuse of radio resources among spatially separated relay stations is likely to be introduced in multi-hop systems for capacity improvement. If the frequency reuse is not taken into account by a scheduling algorithm, the radio resource may not be reused as effectively as expected. In this thesis, the scheduling priority metric of traditional opportunistic scheduling algorithms are redefined in such a way that the states of all multi-hop links are reflected and the reuse of radio resource is promoted. Based on such modification, two scheduling algorithms are proposed; i.e., one without any consideration on QoS requirements and the other with consideration on different delay requirements. The performance and efficiency of the proposed algorithms is evaluated through a extensive set of computer simulations, and it is shown that the radio resource efficiency can be improved substantially with the proposed simple but systematic extension of traditional scheduling algorithms.
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