신호점유 현상과 보호시간을 고려한 슬롯형 알로아 통신 시스템의 성능분석

Throughput Performance of Slotted ALOHA Communication System with Guard Time and Capture Effect

랜덤다원접속 방식인 알로아는 간헐적인 패켓 전송 환경에서 기존의 고정할당 기법보다는 높은 효율을 얻을 수 있다. 그러나 슬롯형 알로아에서는 패켓이 채널에 슬롯별로 할당되기 때된에 슬롯과의 동기화가 중요한 문제가 된다. 위성 통신에서 동기화가 이루어지지 못한 패켓은 인접슬롯의 패켓과 충돌하므로 이러한 문제점을 해결하기위해 슬롯 사이에 보호시간이 포함된다. 기존의 알로아 채널에서는 두개 또는 =1이상의 패켓이 한 슬롯에 동시에 도착될 때 충돌이 발생되고 충돌된 패켓은 모두 재전송 알고리듬에 따라 다시 전송된다. 그러나 무선 환경에서 사용자들은 각각 다른 거리에서 채널을 공유하기 때문에 신호 전력은 달라진다. 실제적으로 신호점유 현상이 존재해서 동시에 수신된 패켓들 중에서 전력이 가장 큰 패켓이 선택되어 모든 패켓이 재전송 될 필요가 없다. 한편 대역확산 다원접속 방식에서는 가장 빨리 도착한 패켓이 선택된다. 본 논문에서는 보호시간과 신호점유 현상을 동시에 고려하여 백로그 상태변화를 추적하는 마르코프 모델로부터 수식적으로 정확한 슬롯형 알로아의 전송효율을 유도한다.

In a bursty user traffic mode, ALOHA random multiple access protocol achieves higher performance than any conventional fixed assignment technique. One of central problems in slotted ALOHA is synchronization. Because of the long propagation delay in satellite mobile communication, packet may be spilt over into adjacent slots and thus guard time may be included between packet intervals. In conventional ALOHA channels, simultaneous transmission by two or more users results in a collision : the unsuccessful packets have to be retransmitted according to some retransmission algorithm. However, in a radio environment, users are often at different distances from the receiver : therefore, their received signals have substantially different power levels. The packet arriving with the highest energy now has a good chance of being detected accurately. Similarly, in some spread-spectrum random access systems, the earliest arriving packet dominates later arriving packets and thus captures the channel. In this paper slotted ALOHA channel with non zero guard time and capture probability is studied. Using the Markovian model, the performance of slotted ALOHA with guard time and capture effects is derived and compared with that of the conventional ALOHA via numerical analysis.