KIISE Transactions on Computing Practices (정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
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Resource Allocation and Control System for VoIP QoS Provision in Cognitive Radio Networks

인지 무선네트워크에서 VoIP QoS 보장을 위한 자원 할당 및 제어 시스템

  • 김보성 (아주대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 이규민 (아주대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 노병희 (아주대학교 컴퓨터공학과/정보통신대학) ;
  • 최근경 (LIG넥스원 사업3팀(C4I)) ;
  • 오일혁 (LIG넥스원 통신연구센터)
  • Received : 2014.09.16
  • Accepted : 2014.10.28
  • Published : 2014.12.15
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Abstract

With the advent of ubiquitous environments, the smart phone has come into wide use and the demand for various content increases. Thus, in order to efficiently utilize limited resources cognitive radio technology is regarded as a possible solution. Besides spectrum sensing or access schemes, the provision of VoIP traffic service for secondary users with limited spectrum resources is a very important issue. In this paper, a resource allocation and control system for VoIP QoS provision in cognitive radio networks is proposed. Firstly, as the system model, the time structure of the network is addressed and, according to the structure, a bandwidth broker is proposed. In addition, based on available bandwidth estimated by the bandwidth broker, a connection admission control for secondary users is developed. It is demonstrated that the provision of VoIP QoS is greatly affected by channel utilization, the number of channels, and the length of timeslot.

유비쿼터스 환경의 등장으로 스마트폰이 보급되고 다양한 콘텐츠에 대한 수요가 급증하게 되었다. 따라서 한정된 자원을 효율적으로 활용하기 위한 방안 중 하나로 차세대 무선통신 기술인 인지무선 기술이 그 대안으로 여겨지고 있다. 스펙트럼 감지나 접근 기술뿐만 아니라 한정된 스펙트럼 자원에서 VoIP 트래픽 서비스를 부사용자들에게 만족스럽게 제공하는 것도 매우 중요한 이슈이다. 본 논문에서는 인지무선 네트워크에서 VoIP QoS 보장을 위한 자원 할당 및 제어 시스템을 제안하였다. 먼저 네트워크 구조를 고려한 시간 구조를 시스템 모델로 제안하였고, 그 구조에 따라 대역 브로커를 결정하는 방법을 제안하였다. 또한, 대역 브로커가 추정한 가용 대역폭 정보를 바탕으로 대역 브로커가 부사용자들의 연결 요청을 수락 제어하는 방법을 제안하였다. 실험 결과, PU 채널 이용률과 PU 채널의 개수, 그리고 타임슬롯의 길이가 VoIP QoS 보장에 지대한 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 정보통신산업진흥원

References

  1. I. F. Akyildiz, W. Y. Lee, and K. R. Chowdhury, "CRAHNs: Cognitive radio ad hoc networks," Ad Hoc Networks (Elsevier), Vol. 7, No. 5, pp. 810-836, Jul. 2009. https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2009.01.001
  2. H. Lee and D. H. Cho, "Capacity Improvement and Analysis of VoIP Service in a Cognitive Radio System," IEEE Trans. Veh. Tech., Vol. 59, No. 4, pp. 1646-1651, May 2010. https://doi.org/10.1109/TVT.2009.2039503
  3. P. Wang and H. Jiang, "Voice-Service Capacity Analysis for Cognitive Radio Networks," IEEE Trans. Veh. Tech., Vol. 59, No. 4, pp. 1779-1790, May 2010. https://doi.org/10.1109/TVT.2010.2041017
  4. S. L. Castellanos-Lopez, F. A. Cruz-Perez, M. E. Rivero-Angeles, and G. Hernandez-Valdez, "Joint Connection Level and Packet Level Analysis of Cognitive Radio Networks with VoIP Traffic," IEEE Journal of Selected Areas in Commun., Vol. 32, No. 3, Mar. 2014.
  5. IEEE Standard 802.11-2012, "Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications," Mar. 2012.
  6. G. Bianchi, "Performance Analysis of the IEEE 802.11 Distributed Coordination Function," IEEE Journal of Selected Areas in Commun., Vol. 18, No. 3, Mar. 2000.
  7. Y. Peng, Y. Yu, L. Guo, and Q. Gai, "An efficient joint channel assignment and QoS routing protocol for IEEE 802.11 multi-radio multi-channel wireless mesh networks," Journal of Network and Computer Applications (Elsevier), Vol. 36, No. 2, pp. 843-857, Mar. 2013. https://doi.org/10.1016/j.jnca.2012.11.003
  8. P. Zhao, X. Yang, W. Yu, C. Dong, S. Yang, and S. Bhattarai, "Toward efficient estimation of available for IEEE 802.11 based wireless networks," Journal of Network and Computer Applications (Elsevier), Vol. 40, pp. 116-125, Apr. 2014. https://doi.org/10.1016/j.jnca.2013.08.005
  9. RFC 3545, "Enhanced Compressed RTP (CRTP) for Links with High Delay Packet Loss and Reordering," Jul. 2003.
  10. S. H. Kwon, B. S. Kim, and B. H. Roh, "Preemptive Opportunistic MAC Protocol in Distributed Cognitive Radio Networks," IEEE Commun. Lett., Vol. 18, No. 7, pp. 1155-1158, Jul. 2014. https://doi.org/10.1109/LCOMM.2014.2327963