Admission Control Scheme for QoS in WiMedia-Based Ship Area Communications

In this paper, we will provide a way to grant a differentiated service rate that is according to priorities of WLP device and WUSB/DRD transfer mode by improving D-SoQ that considers existing QoS of WiMedia WSS environment based on UWB technology. The proposed method makes it possible to differentiate SoQ performance and throughput, based on priority of traffic streams. ※ 본 논문은 2013년도 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업(NRF-2009-0093828)과 미래창조과 학부 및 정보통신산업진흥원의 IT융합 고급인력과정 지원사업(NIPA-2014-H0401-14-1009)의 연구결과로 수행되었음 First Author : Institute Research of Information Science and Engineering, Mokpo National University, rikioh75@gmail.com, 정회원 ° Corresponding Author : Department of Information Electronics Engineering, Mokpo National University, srlee@mokpo.ac.kr, 정회원 * Mokpo National University Department of Computer Engineering, majung@mokpo.ac.kr, 정회원 ** Inha University Department of Computer Science & Information Technology, jwkwon@inha.ac.kr 논문번호:KICS2014-05-168, Received May 2, 2014; Revised September 12, 2014; Accepted September 12, 2014 I. 서 론 최근 조선업계의 최대 관심사는 IT와의 접목이다. 선박은 점차 대형화, 특수화 되고 있고, 승무원 및 승 객들은 육상에서 사용하는 것과 같은 편리한 통신 서 비스를 제공 받기를 기대하고 있다. 선박에 IT 기술을 융합하면 다양한 요구를 만족 시킬 수 있다. 선박을 이용하는 승무원이나 승객에게 IT 기술을 활용한 맞 춤식 정보를 제공하여 미연에 사고방지를 할 수 있고, 근무환경 및 이용환경의 효율 또한 높일 수 있다. 이 러한 서비스에 대한 요구가 나타나면서 고품질 멀티 미디어 서비스를 제공하는 와이미디어(WiMedia) 기 술에 대한 필요성이 점차 증대 되었다. 와이미디어 연 합(WiMedia Alliance) 은 170개 이상의 회사들이 모 The Journal of Korea Information and Communications Society '14-09 Vol.39C No.09 802 그림 1. WSS에 따른 다중홉 WPAN 구성 사례와 WUSB 및 WLP 디바이스 그룹 간의 통신 Fig. 1. Configuration example of multi-hop WPAN by WSS and communication between WUSB and WLP device groups 여 UWB(Ultra Wide Band) 기반의 물리 계층과 무선 USB, 무선 1394, 무선 IP, 블루투스와 같은 다양한 어플리케이션의 적용을 가능하게 하는 와이미디어 D-MAC(Distributed-MAC)의 표준을 발표하였고, D-MAC은 분산적 매체 접근 방식을 지원한다 . 무선 USB(WUSB) 기술은 유선 USB 기술의 보편 적 사용에 따라 UWB 기반의 무선 기술과 유선 USB 기술을 결합한 것이다. 이러한 무선 USB 기술은 유선 USB의 성능과 보안 기능에 무선의 편리함을 추가한 기술로서, 무선 USB의 호스트와 디바이스의 관계는 점대점으로 직접 연결되는 스타형 토폴로지이다. 무선 USB는 무선 전송 매체로서 WiMedia UWB 를 이용하는데, UWB 전송 기술은 초고속 근거리 무 선 네트워크를 실현 시킬 수 있는 기술로서 10m 거리 내에 있는 이웃 디바이스들과 최대 480Mbps 속도로 통신이 가능하다 . 소비전력이 낮으며, 도청이 어렵 고, 보안성이 우수하며, 정확한 위치 인식이 가능하다 는 특징이 있기 때문에 다양한 어플리케이션에서 사 용이 가능하다. WUSB 프로토콜에서 릴레이 통신을 가능하게 하 기 위해 WUSB 표준에서 지원하는 DRD (Dual Role Devices)를 이용한다. DRD 디바이스는 단일 송수신 기 상에서 WUSB 호스트와 WUSB 디바이스로 시간 상 구분되어 동작하는 것을 허용한다. 즉, DRD 디바 이스가 하나의 WUSB 호스트에 연결된 WUSB 디바 이스로 동작하고, 시간 상 분리하여 동일한 DRD가 다른 WUSB 디바이스들을 관리하는 WUSB 호스트 로 동작한다. DRD가 WUSB 호스트로 동작하는 모드 를 DRD-host로, WUSB 디바이스로 동작하는 모드를 DRD-device로 명명한다. 이러한 UWB 기반의 와이미디어 디바이스들과 무 선 USB 네트워크는 어플리케이션에 따라 같은 무선 환경에서 공존이 가능하며, 이들 네트워크간 통신이 필요한 경우도 있다. 이를 위하여, 와이미디어 연합은 WiMedia radio platform 상으로 network 계층의 패 킷을 전송하기 위한 프레임 포맷과 요구사항을 정의 한 WLP(WiMedia logical link control protocol) 규격 을 정의하였다 . 이 규격은 디바이스들 간의 보안설 정 뿐만 아니라 WLP 프로토콜과 이더넷 프로토콜, 또는 다른 유사한 네트워크 프로토콜 간의 프레임들 을 중계하기 위한 지원방안을 정의하였다. 모든 WLP 디바이스들은 그림 1과 같이 한 개 이상 의 WSS(WLP Service Set)에 속한다 . 임의의 두 WLP 디바이스들은 데이터 프레임을 교환하기 전에 서로의 존재를 발견한 후 WSS에 등록하고 활성화시 켜 연결을 설정한다. 디바이스는 언제든지 새로운 WSS를 설정하거나 기존의 WSS에 등록할 수 있다. 일단 디바이스가 WSS를 생성, 등록하면 디바이스는 WSS에 등록된 다른 디바이스와 통신하기 위해 WSS 를 활성화 시킨다. WSS를 활성화시킨 디바이스는 같 은 WSS의 모든 디바이스와 연결이 가능하다. WPAN(Wireless Personal Area Network)은 10m 이내의 짧은 거리에 존재하는 장치들(컴퓨터, 주변기 기, 휴대폰 등)을 무선으로 연결하여 이들 기기 간의 통신을 지원함으로써 다양한 응용서비스를 하게 하는 무선 네트워크를 말한다. 그림 1에서 각각의 디바이스 들은 통신을 위해 WPAN을 형성하는데, WLP 디바이 스로 구성되어 있어 WPAN1, WPAN2, WPAN3과 같은 크기의 WSS1, WSS2, WSS3을 가질 수 있다. 클라이언트 디바이스들은 같은 WSS에 속하는 다 른 클라이언트 디바이스들과 직접 통신할 수 있다. 또 한 클라이언트 브릿지가 제공하는 서비스를 이용하여, 다른 WSS에 속하는 클라이언트 디바이스와 이더넷 스테이션과 같은 노드들과 통신할 수도 있다. 클라이언트 브릿지 기능을 갖는 디바이스들(client bridge)은 요청된 브릿지 서비스들을 갖는 클라이언트 디바이스들에게 프레임을 전달한다. 여기서 클라이언 트 디바이스들(client device)은 WLP 프레임으로 전 논문 / WiMedia 기반 선박 내 통신에서 QoS를 고려한 접속 제어 방안