이동 무선 네트워크의 전송 성능 향상을 위한 적응적 FEC 알고리즘

Abstract

무선 이동 네트워크에서 대부분의 패킷 손실은 네트워크 체증(congestion)보다는 전송(propagation) 오류에 의해 발생된다. 이러한 전송 오류에 의한 패킷 손실을 방지하여 전송 효율을 향상하기 위해 무선 네트워크에서는 FEC(Forward Error Correction)알고리즘을 채택하고 있다. 그러나 정적인 FEC방식은 연속적으로 변화하는 무선 채널의 전송 오류율에 알맞은 정정 코드(check code)를 채택하지 못해 도리어 전송 효율이 저하되는 문제가 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해서는 채널의 상태에 따라 FEC를 동적으로 변경하는 것이 필요하다. 본 논문은 무선 채널 특성의 이론적 분석과 저 출력 라디오파를 이용하는 센서(sensor) 네트워크상에서의 실험적 측정을 통해서, 적응적 FEC 기법이 무선 네트워크의 전송 성능을 향상시킬 수 있다는 것을 보여준다. 또한 전송 에러률이 <TEX>$10^{-3}$</TEX> 정도로 상당히 오류가 많은 무선 네트워크에서 적용할 수 있는 적응적 FEC 기법, FECA(FEC-level Adaption)기법을 제안한다. 마지막으로 FEC 알고리즘의 성능 비교를 위해 패킷 시뮬레이션에서 비트 레벨(bit-level) 오류를 시뮬레이션할 수 있는 통합 시뮬레이션 기법을 소개한다. 통합 시뮬레이션을 통해 FECA는 정적 FEC에 비해서 지속적으로 무선 채널 오류률에 알맞는 FEC 정정 코드를 채택하여 성능을 향상시키는 것을 확인하였다. Wireless mobile networks tend to drop a large portion of packets due to propagation errors rather than congestion. To Improve reliability over noisy wireless channels, wireless networks can employ forward error correction (FEC) techniques. Static FEC algorithms, however, can degrade the performance by poorly matching their overhead to the degree of the underlying channel error, especially when the channel path loss rate fluctuates widely. This paper investigates the benefits of an adaptable FEC mechanism for wireless networks with severe packet loss by analytical analysis or measurements over a real wireless network called sensor network. We show that our adaptive FEC named FECA (FEC-level Adaptation) technique improves the performance by dynamically tuning FEC strength to the current amount of wireless channel loss. We quantify these benefits through a hybrid simulation integrating packet-level simulation with bit-level details and validate that FECA keeps selecting the appropriate FEC-level for a constantly changing wireless channel.