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해진 방
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1 논문 한국통신학회논문지 '10-02 Vol. 35 No. 2 다계층재전송방식성능분석을통한서비스별 QoS 보장기법 준회원고광춘 *, 정회원이현진 *, 종신회원김재현 *, 정회원추상민 ** QoS Guarantee for Service Classes based on Performance Analysis of Cross-Layer Retransmission Scheme Kwang-Chun Go* Associate Member, Hyun-Jin Lee* Regular Member, Jae-Hyun Kim* Lifelong Member, Sang-Min Choo** Regular Member 요 약 무선통신시스템에서사용자에게제공되는서비스의품질을향상시키기위하여계층별로재전송알고리즘이사용되고있다. 그러나계층별재전송알고리즘은독립적으로동작하여시스템의비효율성을야기할수있으며, 불필요한재전송에의한서비스품질의감소를발생시킬수있다. 이를해결하기위한방안으로다계층재전송방식주목받고있다. 하지만다계층재전송방식을무선통신시스템에적용하기위해서는다계층재전송방식의성능이서비스클래스의 QoS 요구사항을만족하는지검증되어야한다. 따라서본논문에서는다계층재전송방식의성능을분석하기위한수학적모델을제안하며, 제안된분석모델을이용하여서비스별재전송알고리즘및최적의파라미터를도출하고자한다. 제안한수학적분석모델은채널특성을고려한 MCS 레벨을선택하며 HARQ와 ARQ를결합했을때성능분석이용이하고패킷전송지연의분석이가능하다. 분석모델의활용을위하여 WiMAX 시스템을고려하여지연에민감한서비스에적합한재전송방식및재전송파라미터를도출한다. 또한본논문은 LTE, WLAN과같은무선통신시스템에서재전송방식을최적화하는데활용가능하다. 성능분석결과, 지연및주파수효율성을고려한경우음성서비스는 HARQ만을사용하는것이유리하며최대전송횟수가 3 이하로제안되어야하는것을확인할수있었다. 또한비디오와쌍방향게임의경우 HARQ와 ARQ 모두사용할수있으나최대전송횟수가 3 이상인경우 HARQ를사용하는것이유리하다. Key Words : Retransmission, Cross-Layer, AMC scheme, Spectral efficiency, Transmission delay ABSTRACT In wireless communication system, a variety of retransmission algorithms are used in order to improve the quality of service of users. But the system may be inefficient because retransmission algorithms operate independently with other layers. Also, the quality of service can be degraded due to the unnecessary retransmission of packets. To solve these problems, the study on the cross-layer retransmission schemes have been widely performed. However, in order to apply cross-layer retransmission schemes to wireless communication system, whether the performance of cross-layer retransmission schemes meets QoS requirements of each service 본연구는지식경제부및정보통신연구진흥원의 IT 산업원천기술개발사업 [2009-F , 사용자중심이동성제어를통한중단없는이동성제공기술개발 ] 과지식경제부및정보통신연구진흥원의대학 IT 연구센터지원사업 [IITA-2009-C ] 의일환으로수행하였음. * 아주대학교전자공학과무선인터넷연구실 ({light3754, l33hyun, and jkim}@ajou.ac.kr), ** LG 전자 MC 연구소 4G 개발실 (choosm@gmail.com) 논문번호 :KICS , 접수일자 :2009 년 9 월 24 일, 최종논문접수일자 : 2010 년 1 월 19 일 95

2 한국통신학회논문지 '10-02 Vol. 35 No. 2 class has to be verified. Thus, this paper proposes the mathematical model for analyzing the performance of the cross-layer retransmission schemes and derives both the suitable retransmission scheme and the optimal retransmission parameter on each service class. The proposed mathematical model selects the MCS level based on channel state information and The performance analysis is comparatively easy in case that HARQ, ARQ, and AMC schemes are combined. The proposed mathematical model also enables the analysis of the packet transmission delay. To utilize the analytical model, this paper derives the suitable retransmission scheme and the optimal retransmission parameter for delay sensitive services in WiMAX system. Also, the proposed analytical model can be used to analyze the performance of wireless communication system such as LTE and WLAN. Ⅰ. 서론 최근무선이동통신사용자의증가에따라다양한서비스의요구뿐만아니라높은수준의서비스품질에대한요구가증가하고있다. 표 1은 ITU에서제안한서비스클래스별 QoS 요구사항을나타낸것이다 [1]. 이러한 QoS 요구사항은전송지연, 전송속도, 전송신뢰도에의해결정된다. 하지만무선채널에서의채널감쇠로인해전송속도뿐만아니라전송신뢰도가감소할수있으며, 이로인해전송지연이증가할수있다. 따라서무선통신시스템에서처리율과전송의신뢰성을높이는것은매우큰연구이슈로주목받고있다. 최근연구에서는무선채널을통한데이터전송효율성을높이기위한방안으로 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 기법을제안하였다 [2]. AMC 기법은채널상황에따라변조방식과부호화율레벨을정의하여처리율을향상시킬뿐만아니라채널에러에관한신뢰성도향상시킨다. 하지만 AMC 기법만을사용할경우패킷손실로인한전송신뢰성감소를극복하기어렵다. 따라서최근연구에서재전송방식과 AMC 기법을결합하여사용하는다계층재전송방식이제안되었다 [3],[4]. 최근연구에서제안된다계층재전송방식은재전송만을사용하는경우에비해평균대역효율성을채널상황에따라극대화함으로써전송효율을향상시켰다. 또한성능분석시, 실제무선통신시스템의성능에가장적합한수학적분석모델을제시하기위 표 1. 서비스별 QoS 요구사항 타깃패킷손실률 Voice < 2% < 50msec Video < 1% < 300msec Interactive games 0% < 100msec 해성능분석시필요한가정사항을실제무선통신환경과유사하게하여분석의신뢰도를높였다. 기존에제안된다계층재전송방식중, HARQ와 AMC 기법을결합하여사용하는경우 HARQ의종류와패킷의크기, 그리고채널상황에따른평균대역효율성의변화에대한성능분석을수행하여제안된방식의우수성을검증하였다 [3]. 또한 ARQ와 AMC 기법을함께사용하는연구도활발히진행되어왔다 [4]. [4] 에서는 ARQ만을사용하는경우와 ARQ와 AMC 기법을함께사용하는경우의성능을수학적으로모델링하고, 성능평가시, 평균대역효율성과 PER을사용하여제안된다계층재전송방식의향상된성능을검증하였다 [4]. 하지만기존의연구에서는제안된다계층재전송방식이각서비스클래스에적합한지분석되지않았다. 각서비스클래스에적합하지않은다계층재전송방식이사용될경우, 무선통신시스템은사용자의 QoS를보장해줄수없게된다. 따라서서비스특성에따라최적의재전송방식과파라미터를설정하기위해, 기존에제안된다계층재전송방식별성능평가가필요하다. 본논문에서는다계층재전송방식의종류에따른평균대역효율성과전송지연시간의변화에대한분석을수행하여서비스특성에따라적합한재전송방식과파라미터값을제안한다. Ⅱ. 시스템모델 2.1 시스템구조그림 1은시스템의계층구조와계층간지연성분을나타낸다. 이때지연성분은표 2의값과같이표준문서를참조하였다 [5]. 그림 1과같이 PHY 계층에서 HARQ가수행되며, MAC 계층에서는 ARQ가수행된다. HARQ는 HARQ 패킷단위로전송을하며, ARQ는 MAC PDU(Packet Data Unit) 단위로전송을한다. 성능분석의용이함을위해하나의 MAC PDU는하나의 HARQ 패킷으로매핑된다고 96

3 논문 / 다계층재전송방식성능분석을통한서비스별 QoS 보장기법 표 2. 지연성분의종류 지연성분 시간 (msec) Processing delay(intra-layer) 1 Processing delay(inter-layer) 3 Transmission Time Interval(TTI) 5 이선택되기위한 SNR의경계값을구해본다. 주어진채널상황에서 MCS 레벨을선택하기위해서는타깃 PER(Packet Error Rate) 을만족해야한다. 이때타깃 PER은시스템별로정해진최대전송횟수와타깃패킷손실률에의해수식 (2) 와같이구해진다. Higher Layer Higher Layer (2) MAC Layer 1msec 3msec PHY Layer 1msec Transmitter Side 그림 1. 시스템계층구조 ARQ (MAC PDU unit) HARQ (HARQ packet unit) 5msec AMC (Feedback Channel) MAC Layer 1msec 3msec PHY Layer 1msec Receiver Side 가정하였다. 또한 PHY 계층에서의재전송방식으로는 HARQ Type II를, MAC 계층에서의재전송방식으로는 Stop-and-Wait ARQ를각각사용하는것을가정하였다. 2.2 무선채널모델본논문에서는분석의용이함을위해 Rayleigh 채널모델을사용하며, 다음과같은수식을통해 SNR의분포확률을구할수있다. (1) 여기서 는수신측에서측정된 SNR의평균값이다. 본논문에서는성능분석의용이함을위해다음과같이몇가지가정을한다. 첫째, 수신측에서측정된채널상태정보는완벽하며, 송신측으로오류와지연없이피드백채널을통해전달된다. 둘째, 오류검출은순환중복검사에의해완벽하게수행된다. 셋째, 채널상태는수신측에서측정된 SNR에의해정해진다. 2.3 시스템모델링본논문에서는수신측에서측정되는 SNR을 MCS 레벨선택을위한기준으로한다. 이번단락에서는시스템의패킷손실률을통해각 MCS 레벨 여기서 는평균 PER이고, 는최대전송횟수이며, 는타깃패킷손실률, 은타깃 PER 을나타낸다 HARQ와 AMC가결합된경우의 MCS 레벨선택다음은 AMC와결합된재전송방식에따라 MCS 레벨선택과정을각각설명하였다. 가장먼저 HARQ와 AMC가결합된경우 MCS 레벨은타깃 BER을이용하여선택한다. 다음수식은타깃 BER을이용하여 번째전송에서 MCS 레벨 n이선택되기위한최소 SNR 값을구하는식이다. (3) 이때, 는 번째전송에서 MCS 레벨 n이선택되기위한 SNR의최소값이다. 과 은 MCS 레벨에따른상수값으로, 시뮬레이션을통해실제값과비교해가며근사값을얻을수있다 [4]. 또한 은 번째전송에서의타깃 BER이며 HARQ를사용하는경우초기전송에서패킷의타깃 BER은다음과같이구할수있다. (4) HARQ가사용되는경우재전송된패킷의복호화는초기전송에서오류가검출된동일한패킷과결합하여오류로부터복구를시도한다. 따라서패킷이재전송된경우다음과같이타깃 BER(Bit Error Rate) 을구하도록한다. 수신기가경판정비터비복호알고리즘을사용하는길쌈부호를사용하는경우수식 (5) 와같이 PER 의상한값 를사용할수있다. 다음의분석 97

4 한국통신학회논문지 '10-02 Vol. 35 No. 2 된수식 (5)~(7) 은 [2, (8)~(13)] 을참고하였다. (5) 여기서 는 2~ 의값을갖는전송차수이고, 는 번째전송이후의 PER이며, 는 번째패킷전송이후복호화과정에서처음으로비트오류가발생할경우, 이때비트에오류가발생될확률을의미한다. 는수식 (6) 에의해구할수있다 [6]. (6) 이때, 는길쌈부호의자유거리를, 는자유거리 에서의총오류발생횟수를, 는자유거리 에서의오류발생확률이며, 는 번째전송에서의비트오류율을나타낸다. 위수식 (6) 의결과를수식 (5) 에대입하면 번째전송에서의 PER을구할수있다. 여기서 를 번째전송에서의 으로, 를 번째전송에서의 으로바꿔주면, 수식 (7) 과같이재전송에서의타깃 BER 을구할수있다. 여기서 과 은 MCS 레벨에따른상수값으로, 시뮬레이션을통해실제측정된 PER 값과비교하여실험적으로얻을수있다 [4] HARQ와 ARQ, AMC가결합된경우의 MCS 레벨선택 HARQ와 ARQ가모두사용되는경우, 무선채널을통한실제패킷의전송은 HARQ에의해수행되며 HARQ의수행완료뒤에도오류로부터복구되지못한패킷은 ARQ에의해 HARQ의동작을반복수행하게된다. 따라서 MCS 레벨의선택은 HARQ만을사용하는경우와같은방법으로이루어진다. Ⅲ. 성능분석모델본장에서는각각의재전송방법과 AMC를결합하여사용하는경우시스템의성능분석을위해평균대역효율성과전송지연시간을살펴보도록한다. 3.1 평균대역효율성 번째전송시도에서의평균대역효율성은다음수식과같이구할수있다. (9) (7) ARQ와 AMC가결합된경우의 MCS 레벨선택 ARQ의경우패킷을재전송하였을때의 PER은이전에전송된동일한패킷의 PER과독립적으로결정된다. 따라서이전전송과동일한타깃 PER 값을만족하도록 MCS 레벨을선택한다. 그러므로각전송시도에서의타깃 PER 값은수식 (2) 를통해구할수있다. 수식 (2) 를통해구한타깃 PER 값을이용하여다음과같이 번째전송에서 MCS 레벨 n 이선택되기위한최소 SNR 값을구할수있다. (8) 이때, 는 번째전송시도에서의평균대역효율성이며, 은 MCS 레벨 n에서의심볼당정보비트의수를, 은 번째전송시도에서 MCS 레벨 n이선택될확률을나타낸다. 각전송시도에서의평균 PER과평균대역효율성을알경우, 수식 (10) 과같이한패킷이전송될때최대전송횟수까지고려하여평균대역효율성을구할수있다. (10) 여기서 은패킷의최대전송횟수 번까지모두고려된평균대역효율성이며, 는 번째전송이일어날확률로다음과같이평균 PER을이용하여구할수있다. 98

5 논문 / 다계층재전송방식성능분석을통한서비스별 QoS 보장기법 (11) (16) 위수식에서평균 PER은다음과같이 HARQ와 ARQ에서각각다른방법으로구할수있다 HARQ 에서의평균 PER 계산 HARQ의평균 PER 계산은 [2, 수식 (17)-(23)] 을이용하도록한다. 수식 (12) 는 번째전송이후에도오류가복구되지못할확률이다. (12) 여기서 는각전송에서사용된 MCS 레벨이며, 는각전송에서수신측에서측정된 SNR 값이다. 위수식 (12) 를이용하여다음과같이 번전송이후패킷의 PER은각전송시도에서의 PER 값들의결합확률로구할수있다. (13) 위의수식에서각전송마다선택가능한모든 MCS 레벨을고려하면평균 PER을구할수있다. (17) 이때, 은 번째전송이완료된후의 BER이며, 이는 번의전송에서전송된전체비트중오류가발생된비트의비율로근사할수있다 ARQ 에서의 PER 계산 (18) Rayleigh 채널모델을가정하면다음과같이 MCS 레벨 n이선택될확률을구할수있다 [4]. (19) 여기서 는 SNR의 Rayleigh 채널모델이며, 는평균 SNR이다. 앞의수식 (1) 과 (19) 를이용 (14) 하지만위의수식에서각전송에서의결합확률을계산하는것은어려우므로최악의경우를포함하는상한경계값으로대체한다 [10]. 하면다음과같이 을구할수있다. (20) (15) 위의상한경계값을구하기위해앞의수식 (5) 와 (6) 을이용한다. 이때, 수식 (19), (20) 을이용하여, 총전송된패킷의수와오류가발생한패킷의수의비율로평균 PER 을구할수있다 [4]. 99

6 한국통신학회논문지 '10-02 Vol. 35 No. 2 Ⅳ. 모의실험, (21) 이때, 은 AMC 의가장높은 MCS 레벨이며, 은 MCS 레벨 n에서심볼당전송되는정보비트의수이다 HARQ+ARQ 에서의 PER 계산 HARQ와 ARQ가함께사용될경우 ARQ는 HARQ의동작이완료된뒤패킷의오류가복구되지않은경우에만동작하게된다. 또한 ARQ의동작으로인해패킷은 HARQ의동작과정을반복수행하게된다. 따라서 MAC 계층에서의 PER은 HARQ에의해패킷이 번전송된후에도오류로부터복구되지못할확률과같으며, 수식 (22) 와같이구할수있다. (22) 이때, 은 MAC PDU가 ARQ에의해한번전송됐을때오류가발생할확률이며, 는 HARQ가동작을완료한뒤에도패킷에오류가남아있을확률이다. 3.2 평균전송지연시간패킷의평균전송지연시간을구하기위해서는패킷당평균전송횟수를알아야한다. 수식 (23) 은패킷의 PER과최대전송횟수를이용하여패킷당평균전송횟수 을구한것이다 [9]. (23) 패킷당평균전송횟수와표 2의각지연성분값을이용하여구한 one way delay와 RTT을이용하여패킷의평균전송지연시간을구할수있다. (24) 이때, 와 는각각평균전송지연시간과 one-way delay를의미한다. 모의실험을위해구현된시스템은앞의 III장에서소개된모델을기반으로구성하였다. 구성된시스템모델은무선통신시스템에서사용되는다계층재전송방식별로평균대역효율성과전송지연시간에대한비교분석을수행하는데사용하였다. 다음표 3은모의실험에서사용한파라미터값을나타낸다 [3],[4],[10]. 표 3. 지연성분의종류, (HARQ), (ARQ) Parameter,, Value 2, 5 7, 12 level 1(BPSK) , level 2(QPSK) , level 3(QPSK) , level 4(16QAM) , level 5(16QAM) , level 6(64QAM) , level 1(BPSK) , level 2(QPSK) , level 3(QPSK) , level 4(16QAM) , level 5(16QAM) , level 6(64QAM) 33.45, 평균대역효율성무선통신시스템의성능평가를위해다계층재전송방식에따른평균대역효율성을살펴보도록한다. 그림 2는 HARQ에서 에따른평균대역효율성의변화를나타내고있다. 가증가할수록평균대역효율성이증가하며, 특히 =2인경우 =1일때보다평균 SNR이 17dB에서약 0.32bits/symbol만큼증가하였으며, =3인경우 =2일때보다평균 SNR이 15dB에서약 0.21bits/symbol 만큼증가하였다. 이는수식 (2) 에서알수있듯이, 가증가함에따라타깃 PER도점차증가하기때문이다. 그림 3은 ARQ와 AMC를같이사용할경우 를각각 1, 2, 3으로설정하여 SNR에따른평균대역효율성의변화를나타낸것이다. 평균대역효율성은 가증가함에따라함께증가하는것을알 100

7 논문 / 다계층재전송방식성능분석을통한서비스별 QoS 보장기법 Average spectral efficiency(bits/symbol) HARQ+AMC, Ploss=0.01, Nt=1 HARQ+AMC, Ploss=0.01, Nt=2 HARQ+AMC, Ploss=0.01, Nt= Average SNR(dB) 그림 2. HARQ 의 별평균대역효율성 Average spectral efficicency(bits/symbol) ARQ+AMC, Ploss=0.01, Nt=1 ARQ+AMC, Ploss=0.01, Nt=2 ARQ+AMC, Ploss=0.01, Nt= Average SNR(dB) 그림 3. ARQ 의 별평균대역효율성 수있다. 특히 가 1에서 2로증가할경우, 평균대역효율성은평균 SNR 18dB에서약 0.29 bits/symbol만큼증가하였고, 가 2에서 3으로증가할때에는평균 SNR 17dB에서약 0.12 bits/symbol만큼증가하였다. 이는앞의 HARQ와마찬가지로 가증가함에따라타깃 PER도점차증가하기때문이다. 그림 2와그림 3의결과로부터다계층재전송방식을사용할경우 를변화시켜 QoS 요구조건을만족하도록평균대역효율성을극대화할수있다는것을알수있다. 또한그림 2와그림 3의결과로부터 가 2이하인경우 HARQ와 ARQ의평균대역효율성은비슷한수준으로측정되었으며, 가 3일때에는 HARQ의평균대역효율성이 ARQ에비해약 0.06bits/symbol 높게나타났다. 이는재전송횟수가증가할수록오류가발생된패킷을재전송된패킷의복호화에다시사용하는 HARQ가그렇지않은 ARQ에비해유리하기때문이다. 따라서 =3 이상일경우에평균대역효율성측면에서 HARQ가 ARQ에비해더좋은성능을제공한다는것을알수있다. 또한 HARQ와 ARQ를함께사용하는경우 HARQ만을사용하는경우와성능이거의유사하게나타났다. 이는 HARQ와 ARQ를함께사용하는경우 HARQ만을사용하는경우와비교하여평균대역효율성측면에서이득이없음을의미한다. 이이유는다음절에서설명될평균전송횟수에서알수있듯이패킷이평균적으로 2번의전송시도안에성공적으로수신측에전달되기때문이다. 그림 4는재전송방식에따른평균대역효율성의차이를평균 SNR에따라나타낸것이다. 그림 4로부터 HARQ와 ARQ를모두사용할경우, 평균대역효율성은 HARQ와정확히일치한다. 이이유는 ARQ에의한재전송에서패킷전송시에사용되는 MCS 레벨의선택을 HARQ와같은과정에의해결정되기때문이다. 또한 HARQ를사용하는경우 ARQ를사용하는경우보다평균대역효율성측면에서유리한것을알수있으며, 이는 HARQ에서재전송된패킷을복호화할때결합이득이존재하기때문이다. 위의결과들로부터 가 3 이상인경우평균대역효율성측면에서 HARQ가 ARQ에비해더좋은성능을보이며, HARQ와 ARQ를모두사용하는경우 HARQ만을사용하는경우의평균대역효율성과같은성능을보였다. 이로부터 HARQ와 ARQ, AMC 기법을함께사용하는경우 HARQ와 AMC를함께사용하는경우와비교하여평균대역효율성측면에서추가적인이득이발생하지않는다 Average spectral efficiency(bits/symbol) HARQ+AMC, Ploss=0.01, Nt=3 ARQ+AMC, Ploss=0.01, Nt=3 HARQ+ARQ+AMC, Ploss=0.01, Nt HARQ =3, Nt ARQ = Average SNR(dB) 그림 4. 재전송방식에따른평균대역효율성 101

8 한국통신학회논문지 '10-02 Vol. 35 No. 2 는것을알수있다. 4.2 평균전송지연시간패킷의평균전송지연시간은 RTT와, 그리고평균전송횟수를통해계산할수있다. 본논문에서는 WiMAX 시스템을기반으로전송지연시간성능분석을수행하였으며, WiMAX 시스템의 RTT와 는그림 1과표 2를이용하여표 4 과같이구할수있다. 계산된 RTT와평균전송횟수를이용하여 BS와단말기의 MAC 계층간평균전송지연시간을구하였다. 이때타깃패킷손실률은 0.02이며, 는모든재전송방식에서동일하게 3 으로설정하였다. 또한 HARQ의 HARQ DL ACK delay offset 값을 1 프레임으로설정하였다 [11]. 그림 5는재전송방식에따른패킷당평균전송횟수를나타낸것이다. 재전송방식에상관없이평균전송횟수는 1과 2 사이에서나타났으며, 이로부터대부분의패킷이 2번의전송안에수신측에성공적으로전달됨을알수있다. 그림 6은 SNR에따른평균전송지연시간을나타낸다. 이로부터 MAC 계층간평균전송지연시간은 HARQ와 HARQ+ARQ가거의유사한값을가지는것을알수있으며, 이는 HARQ+ARQ를사용할경우평균전송횟수가 2 이하로 ARQ가거의동작하지않기때문이다. 또한 ARQ를사용할때전송지연시간이평균적으로가장높게나타나는것을알수있다. 이것은 HARQ를사용할경우 표 4. 재전송방식별 RTT 및 one way delay Average transmission number RTT(msec) (msec) HARQ ARQ HARQ+AMC, Ploss=0.03 ARQ+AMC, Ploss=0.03 HARQ+ARQ+AMC, Ploss= Average SNR(dB) 그림 5. 평균전송횟수 Average transmission delay(msec) HARQ+AMC, Ploss=0.03 ARQ+AMC, Ploss=0.03 HARQ+ARQ+AMC, Ploss= Average SNR(dB) 그림 6. 평균전송지연시간 패킷의재전송을요청하는데걸리는시간이 ARQ에비해작기때문이다. 따라서 HARQ를사용할경우전송지연시간측면에서가장유리하며, ARQ를사용할경우가장느린전송이보장된다. Ⅴ. 서비스특성에따른재전송방식선택 패킷전송시, 타깃패킷손실률을만족시키기위한방법으로재전송횟수의증가를생각할수있다. 또한, AMC 기법을사용하여채널상황에따라 MCS 레벨을바꿔주는방법도가능하다. 하지만패킷손실률을위해재전송횟수를계속증가시킬경우전송지연상한값을넘어설수있다. 따라서타깃패킷손실률과전송지연상한값을모두만족시키는범위내에서최적의파라미터값을설정하여야한다. 본절에서는모의실험에서분석된재전송방식별 RTT와 를이용하여서비스클래스별사용될수있는재전송방식과파라미터값을선택하도록한다. 다음의표 5는서비스별사용될수있는재전송방식과최적의파라미터값을나타낸다. 표 5에서사용가능한재전송방식은 1번의재전송이발생할경우, 전송지연시간이전송지연상한값을만족시키는지여부에따라결정되었으며, 최대전송횟수는전송지연상한값을만족하는최대값을구한것이다. 음성서비스에서는 HARQ만을사용할수있으며, HARQ의 는 50msec 의전송지연상한값내에서 3까지선택될수있었다. 비디오와쌍방향게임에서는 HARQ와 ARQ 모두사용할수있으며, 는최대 4까지선택가능하며 는최대 3까지선택가능하다 [12]. 102

논문 / 다계층재전송방식성능분석을통한서비스별 QoS 보장기법 표 5. 서비스종류에따른재전송방식및최대전송횟수 HARQ ARQ Voice O X 3 - Video O O 4 3 Interactive games O O 4 3 그러나비디오와쌍방향게임의경우높은처리율을요구하므로그림 2와그림 3으로부터최대전송횟수가 3이상에서는 HARQ를사용하는것이유리함을알수있다. Ⅵ.

9 논문 / 다계층재전송방식성능분석을통한서비스별 QoS 보장기법 표 5. 서비스종류에따른재전송방식및최대전송횟수 HARQ ARQ Voice O X 3 - Video O O 4 3 Interactive games O O 4 3 그러나비디오와쌍방향게임의경우높은처리율을요구하므로그림 2와그림 3으로부터최대전송횟수가 3이상에서는 HARQ를사용하는것이유리함을알수있다. Ⅵ. 결론 본논문에서는다계층재전송방식을사용하는무선통신시스템의성능을분석하였다. 또한분석된평균대역효율성과전송지연시간을이용하여지연에민감한서비스에적합한재전송방식과파라미터값을도출하였다. 모의실험결과, 음성서비스에는 가 3인 HARQ를사용하는것이좋으며, 비디오와쌍방향게임의경우 HARQ와 ARQ 모두사용가능하나높은처리율을요구하는서비스이므로 가 3 이상인경우 HARQ를사용하는것이좀더유리함을알수있었다. 본논문에서분석된내용은실제무선통신시스템의분석에사용될수있을것이며, 분석결과를바탕으로도출된서비스클래스특성에적합한재전송방식과파라미터값은무선통신시스템설계시가이드라인으로활용될수있을것이다. 참고문헌 Combining of Adaptive Modulation and Coding with Truncated ARQ over Wireless Links, IEEE Trans. Commun.,Vol.3, pp , Sept [5] 3GPP TSG-RAN WG2 #58, LTE Performance verification U-plane and C-plane latencies, R ( ). [6] J. Proakis, Digital Communications, New York: McGraw-Hill, [7] M. S. Alouini and A. J. Goldsmith, Adaptive modulation over Nakagami fading channels, Kluwer J. Wireless Commun., Vol.13, no.1 2,pp ,May2000. [8] S. Kallel and D. Haccoun, Generalized Type II Hybrid ARQ Scheme Using Punctured Convolutional Coding, IEEE Trans. Commun., Vol.38, pp , Nov [9] Q. Li, and M. Schaar, Providing Adaptive QoS to Layered Video Over Wireless Local Area Networks Through Real-Time Retry Limit Adaptation, IEEE Trans. on Multimedia, Vol.6, No.2, April, [10] D. Haccoun and G. Begin, High-Rate Punctured Convolutional Codes for Viterbi and Sequential Decoding, IEEE Trans. Commun., Vol.37, pp , Nov [11] IEEE Std e-2005, Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broad-band Wireless Access Systems, Feb [12] WiMAX Forum, Version 2.1, WiMAX System Evaluation Methodology, [1] ITU-T Recommendation G.1010, End-user multimedia QoS categories, [2] D.L.Goeckel, Adaptive coding for time-varying channels using outdated fading estimates, IEEE Trans. Commun., Vol.47, pp , June [3] D.Wu and S.Ci, Cross-Layer Combination of Hybrid ARQ with Adaptive Modulation and Coding for QoS Provisioning in Wireless Data Networks, in IEEE/ACMQShine 06, Waterloo, ON, Canada, Vol.191, pp.1-9, Aug [4] Q. Liu, S. Zhou, and G. Giannakis, Cross-layer 고광춘 (Kwang-Chun Go) 준회원 2008년아주대학교전자공학부 2008년~현재아주대학교전자공학과석사과정 < 관심분야 > 무선망 QoS, Relay network, Wibro 등 103

11e WLAN, Wibro, 무선망 QoS, Handover 등 추상민 (Sang-Min Choo) 정회원 2006년아주대학교전자공학부 2008년아주대학교전자공학과석사 2008년~현재 LG전자 MC연구소 4G 개발실 < 관심분야 > MAC

10 한국통신학회논문지 '10-02 Vol. 35 No. 2 이현진 (Hyun-Jin Lee) 정회원 2004년아주대학교전자공학부 2004년~현재아주대학교전자 공학부석 / 박사통합과정 2004년삼성휴먼테크논문대 상동상수상 < 관심분야 > IEEE e WLAN, Wibro, 무선망 QoS, Handover 등 추상민 (Sang-Min Choo) 정회원 2006년아주대학교전자공학부 2008년아주대학교전자공학과석사 2008년~현재 LG전자 MC연구소 4G 개발실 < 관심분야 > MAC 프로토콜, 재전송프로토콜등 김재현 (Jae-Hyun Kim) 종신회원 1987년~1996년한양대학교전산과학사및석 / 박사졸업 1997년~1998년미국UCLA 전기전자과박사후연수 1998년~2003년 Bell Labs, Performance Modeling and QoS Management Group, 연구원 2003년~현재아주대학교전자공학부부교수. < 관심분야 > 무선인터넷 QoS, MAC 프로토콜, IEEE /15/16/20, 3GPP, 국방전술네트워크등 104

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°í¼®ÁÖ Ãâ·Â Performance Optimization of SCTP in Wireless Internet Environments The existing works on Stream Control Transmission Protocol (SCTP) was focused on the fixed network environment. However, the number of