다중채널 다중 홉 시스템에서 경로 다이버시티 이득을 얻기 위한 다중 경로 라우팅 기법 연구
A Study on Multi-path Routing for Obtaining Path Diversity Gain on Wireless Multi-channel Multi-hop Systems
- 주제(키워드) wireless network , relay
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 홍대형
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046803
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 다중 채널을 사용하는 다중 홉 시스템에서 시스템 효율 (cell throughput)을 향상 시키기 위한 방법으로 경로 다이버시티 이득을 고려한 다중 경로 라우팅 방안을 제안한다. 경로 다이버시티는 다중 채널에서 시스템 성능 향상을 위해 주로 사용되는 다중 사용자 다이버시티의 개념을 다중 경로에 확장하여 적용한 방법으로, 경로의 전송 비용에 따라 적응적으로 해당 경로를 통해 전송되는 트래픽의 양을 조절하는 방법이다. 다중 채널 시스템에서 각 채널의 이득은 모두 다르며, 사용자마다 최고의 이득을 얻을 수 있는 채널이 다르다. 다중 사용자 다이버시티 이득은 각 사용자가 최고의 이득을 얻을 수 있는 채널을 사용하도록 채널을 할당해주어 얻을 수 있다. 다중 경로 시스템에서는 목적 노드까지 전송을 위한 경로들 각각의 전송 비용이 다르며, 사용자가 최저의 비용으로 전송할 수 있는 경로가 사용자마다 각각 다르다. 따라서 각 사용자가 최저의 비용으로 전송을 할 수 있는 경로를 할당해주면 경로 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 다중 채널 시스템에서 사용자는 좋은 채널을 먼저 사용하기 때문에 전송해야 할 트래픽이 많아질수록 평균적인 채널이득은 감소한다. 따라서 하나의 다중 채널 링크로 트래픽을 전송하지 않고 트래픽의 일부를 다른 링크를 사용하여 전송하면 시스템 이득을 얻을 수 있다. 다중 경로 라우팅과 채널 할당/스케줄링을 연동하여, 각 경로에 최적의 양의 트래픽을 전송함으로써 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 다중 경로 다이버시티의 개념을 설명하고, 이를 통해 이득을 얻을 수 있음을 설명한다. 또한 다중 경로 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 디스턴스 벡터 기반 다중 경로 라우팅 기법을 제안한다. 또한 다중 경로 다이버시티 이득을 반영하기 위해서 스케줄링과 자원 할당에 의한 경로간 트래픽 할당량의 차이가 라우팅에 반영되도록 라우팅 테이블을 매개로 하는 크로스 레이어 기법을 제안하였다. 다양한 최적 성능 결과 도출 및 분석을 통해 제안한 다중 경로 라우팅 기법이 단일 경로 라우팅 기법과 비교하여 높은 시스템 효율을 달성함을 보였다.
more초록/요약
In this dissertation, we propose a multi-path routing scheme which utilizes a multi-path diversity gain for improving cell throughput in wireless multi-channel multi-hop systems. The multi-path diversity is an expansion of multi-user diversity concept to multiple paths. The multi-path diversity adaptively controls the amount of traffic on a path according to the transmission cost of the path. In multi-channel systems, each of channels has different gain. Each of users has a different channel which gives the best benefits for the user. Multi-user diversity gain can be obtained from the channel allocation which gives channels to users who can get the best benefits from the channels. In multi-path systems, each of paths has different transmission cost. Each of users has a different path which gives the lowest cost for the user. Therefore multi-path diversity gain can be obtained from the path allocation which gives paths to users who can give the lowest transmission using the paths. The major factors that will affect the transmission cost of paths include the quality of wireless channel, scheduling and channel allocation schemes, and the amount of traffic on each path. In this dissertation, we present the concept of multi-path scheduling and it will improve system throughput. We also propose a multi-path routing scheme which is a practically possible to obtain multi-path diversity gain. The scheme is an expansion of the conventional distance vector routing, thus it is practically possible to apply real networks. The difference of the amount of traffic on the paths which is produced by the scheduling and resource allocation mechanism is applied to the routing for obtaining the multi-path diversity gain. To do this, routing table is used as a medium. Through extensive numerical experiments, it is demonstrated that the multi-path routing drastically outperforms the single path routing in the cell throughput performance for multi-hop relay systems.
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