Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

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권호 표지

A Virtual Grouping Scheme for Improving the Performance of IEEE 802.11 Distributed Coordination Function

IEEE 802.11 DCF의 성능 향상을 위한 가상 그룹 방법

  • 김선명 (아주대학교 정보통신공학과) ;
  • 조영종 (아주대학교 정보통신공학과)
  • Published : 2004.08.01
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Abstract

The IEEE 802.11 Distributed Coordination Function(DCF) protocol provides a contention-based distribution channel access mechanism for stations to share the wireless medium. However, the performance of the DCF drops dramatically in terms of throughput, delay and delay jitter as the number of active stations becomes large. In this paper, we propose a simple and effective scheme, called DCF/VG(Distributed Coordination Function with Virtual Group), for improving the performance of the IEEE 802.11 DCF mechanism. In this scheme, each station independently decides the virtual group cycle using the information provided by the carrier sensing mechanism. The virtual group cycle consists of one or more virtual groups and a virtual group includes an idle period and a busy period. Each station operates in only one out of several virtual groups of the virtual group cycle and does not operate in the others. In other words, each station decreases its backoff counter and tries to transmit a packet only in its virtual group like the IEEE 802.11 DCF. Performance of the proposed scheme is investigated by numerical analysis and simulation. Numerical and simulation results show that the proposed scheme is very effective and has high throughput and low delay and jitter under a wide range of contention level.

IEEE 802.11 DCF(Distributed Coordination Function) 프로토콜은 무선 매체의 공유를 위하여 단말간 경쟁기반의 분산 채널접근 방법을 제공한다. 그러나, 이 방법은 단말 수가 증가함에 따라 많은 충돌(Collision)을 야기한다. 따라서, 지연 지터 그리고 효율측면에서 IEEE 802.11 DCF의 성능은 급격하게 감소한다. 본 논문에서는 IEEE 802.11 DCF 시스템의 성능을 향상시키기 위해 간단하고 효율적인 DCF/VG(Distributed Coordination Function with Virtual Group) 방법을 제안한다. 제안하는 방법에서, 각 단말은 캐리어 검출을 통해 현재 채널의 경쟁 수준(Contention Level)을 측정하고 경쟁 수준에 따라 독립적으로 가상 그룹 주기(Virtual Group Cycle)를 결정한다. 가상 그룹 주기는 하나 이상의 가상 그룹들로 이루어지며 하나의 가상 그룹은 한번의 유휴 기간(Idle Period)과 한번의 번잡 기간(Busy Period)을 갖는다. 단말은 가상 그룹 주기 중에서 자신이 선택한 가상 그룹에서만 동작하며 다른 그룹에서는 동작하지 않는다. 즉, 단말이 선택한 가상 그룹에서는 IEEE 802.11 DCF처럼 유휴 슬롯을 검출하면 백오프 카운터(Backoff Counter)를 감소시키고 백오프 카운터가 0이 되면 데이터 패킷을 전송한다. 그러나 다른 가상 그룹에서는 유휴 슬롯을 검출하더라도 백오프 카운터를 감소시키지 않는다. 제안하는 방법을 수학적 분석과 시뮬레이션을 통해 IEEE 802.11 DCF와 성능을 비교 분석한다. 성능 비교 분석 결과, 제안하는 방법이 다양한 경쟁 수준 환경에서 높은 효율과 낮은 지연 및 지터를 가짐을 확인하였다.

Keywords

References

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