본 논문에서는 1 Mbps에서부터 155 Mbps급의 속도를 지원하는 무선 ATM 환경에서 효과적인 성능을 제공하기 위한 매체 접근 제어 프로토콜을 제안하고 성능을 분석하였다. 이를 위하여 기존에 제안된 무선 ATM 매체 접근 제어 프로토콜을 분석하였으며, 각각의 방안들이 갖는 장단점에 대하여 고찰하였다. 기존의 방안들이 ATM의 트래픽 지원 정책을 효과적으로 지원하는 측면에서 매우 미약한 것을 파악하였으며, 효율적인 성능을 지원하는 방안이 매우 시급한 것을 도출하였다.
이러한 문제를 해결하고자 본 논문에서는 새로운 매체 접근 제어 프로토콜을 역방향과 순방향 링크에 대하여 제안하였으며, 제안한 매체 접근 제어 프로토콜은 무선 ATM 환경에서 유선단의 상시 비트율/가변 비트율/유용 비트율/미규정 비트율 트래픽을 효율적으로 지원하는 구조로서 정립되었다. 본 논문의 주요 내용은 다음과 같다.
첫 번째로, 기존 연구 결과를 고찰하여 무선 ATM 서비스 지원을 위한 이동 통신망 구조의 정립을 수행하였다. 이를 통하여 무선 ATM 망을 구성하는 주요 구성 요소들 및 기능들을 정립하였고, 물리 계층과 매체 접근 제어/데이타 링크 제어 계층이 요구하는 기능을 정립하였다. 아울러, 기존에 제안된 주요 역방향과 순방향 무선 ATM 매체 접근 제어 프로토콜들을 분석하여, 각각의 방안이 가지는 장단점을 분석하였다.
두 번째로, 무선 ATM 매체 접근 제어 역방향 프로토콜을 ATM 서비스 개념 및 서비스 특성을 고려하여 설계하였으며, 상시 비트율과 가변 비트율의 서비스 등급 보장 및 유용 비트율, 미규정 비트율에 대한 우선순위 지원 방안을 제공하고, 특히, 가변 비트율의 경우는 '선-최소할당, 후-부가할당'의 방안을 통하여 낭비되는 슬롯과 활성화시 충돌로 인한 지연 및 대역 소모 현상을 제거하였다. 아울러, 유용 비트율과 미규정 비트율의 경우는 단말의 요구에 따라 기지국에서 스케쥴링을 통하여 대역 할당을 수행하므로서, 상시 비트율과 가변 비트율이 사용하고 남은 대역을 사용하도록 하는 ATM의 서비스 정책을 효과적으로 지원한다.
MMDP(3)/D(3)/1/K(3) 시스템 모델을 통하여 제안한 방안의 성능을 수학적으로 분석하였으며, 수학적 분석에서 고려하기 힘든 오버헤드 문제를 분석하였다. 아울러, 수학적인 분석의 결과를 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 검증하였다. 성능 분석 결과에 의하면 제안한 방안은 상시 비트율/가변 비트율/유용 비트율/미규정 비트율 트래픽을 효율적으로 지원하여, ATM의 트래픽 정책을 효과적으로 무선상황에서도 적용할 수 있음을 확인하였다. 특히, 가변폭이 큰 서비스로 가정되는 가변 비트율 트래픽의 경우도 효율적인 채널 할당 방안을 이용하므로서 예약을 위한 별도의 오버헤드가 요구되지 않는 것을 보았다. 또한, 처리율 측면에서도 트래픽 밀도가 1에 가까운 지점에서 처리율이 90%를 상회하는 우수한 성능을 보임으로서, 무선 자원의 효율적인 성능 향상을 제공한다. 오버헤드 및 ATM 셀 헤더로 인한 성능 저하를 고려하는 경우에도 80% 수준의 성능을 지원하므로서 기존의 방안들에 비교하여 매우 우수한 성능을 갖고 있음을 알 수 있다. 다만, 제안한 방안은 접속점이 가변 비트율 채널 할당 정보를 추적하고 관리해야 하므로, 처리 오버헤드가 발생할 수 있지만, 이는 시스템 처리능력의 향상으로 인하여 무시될 수 있다.
세 번째로, 무선 ATM 네트워크에서 가변 비트율, 상시 비트율, 유용 비트율 및 미규정 비트율의 다중 트래픽 속성을 효과적으로 무선단에서도 유선단과 동일하게 제공하는 순방향 링크 전송 스케쥴링 알고리즘을 제안하고 이의 성능을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 평가하였다. 본 논문에서는 유선 ATM 스위치에서 제안한 DWEDF 스케쥴링 알고리즘을 무선단으로 확장한 WDWEDF 알고리즘을 새롭게 제안하며, 무선 물리 계층의 오버헤드를 최소화 하는 패킹(packing) 알고리즘을 제안한다. 제안한 WDWEDF 알고리즘은 가변 비트율, 상시 비트율 뿐만 아니라 대역폭에 유연성을 지니는 유용 비트율 서비스를 효과적으로 무선단에서 지원하며, 사선(deadline)에 기반하여 셀들을 스케쥴링하므로써 지연이 줄어들고 대기 공간 요구량이 감소하는 성능 향상을 보였다. 아울러, 패킹 알고리즘을 통하여 유선단과 달리 추가적으로 요구되는 물리 계층 및 매체 접근 제어 프로토콜의 헤더 정보를 최소화하여 효과적인 성능을 지원한다.
결론적으로, 제안한 알고리즘은 향후 무선 ATM 멀티미디어 서비스에서 효율적인 성능을 지원함과 동시에 무선 ATM의 초기 서비스로 예상되는 유용 비트율 트래픽 기반 무선 구내 정보 통신 환경에서도 매우 효과적인 성능을 제공할 것으로 예상한다. 아울러, 구체적인 필드 및 기능의 정립을 통하여 테스트 베드 시스템 구축에 대한 설계 문서로서 이용할 수 있다.