단일셀 IEEE 80211 WLAN 지연 모델링 무작위 폴링 시스템

초록

본 논문은 단일 셀 IEEE 802.11 DCF 네트워크에서 패킷 평균 지연을 1‑제한 무작위 폴링 시스템으로 모델링한다. 각 노드의 도착 과정은 포아송이며, 스위치오버 시간이 0인 경우의 분석을 통해 비동질 도착률을 갖는 모든 큐의 평균 지연이 동일하고, 시스템 이용률과 MAC의 총 처리량에만 의존함을 보였다. 시뮬레이션으로 이론적 결과를 검증하였다.

상세 요약

이 연구는 IEEE 802.11 DCF가 채널 접근을 위해 CSMA/CA 기반의 백오프 메커니즘을 사용함에도 불구하고, 전체 시스템을 하나의 서버가 순차적으로 큐를 방문하는 무작위 폴링 모델로 근사할 수 있다는 점을 핵심으로 한다. 1‑제한(polled‑limited) 정책을 채택함으로써 각 방문 시 하나의 패킷만 전송하고 즉시 다음 큐로 이동한다는 가정을 두었으며, 스위치오버 시간이 0이라고 설정해 분석을 단순화하였다. 이러한 가정은 실제 802.11의 DIFS, SIFS, ACK 전송 시간 등을 무시하는 것이지만, 평균적인 채널 점유 시간과 충돌 확률을 매크로 수준에서 평균 처리량(throughput)으로 대체함으로써 정량적 근사치를 얻는다.

수학적으로는 각 노드 i의 도착률 λ_i와 서비스률 μ_i(=1/패킷 전송 시간) 를 이용해 전체 시스템 이용률 ρ=∑λ_i/μ_i 를 정의한다. 무작위 폴링 시스템의 평균 대기시간 W는 알려진 결과인

 W = (ρ · E