• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제31권2호
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• pp.217-223
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• 2004

본 논문은 무선 LAN(Local Area Network) 상에서 단말간에 전송되는 트래픽의 처리율을 향상하기 위한 새로운 백오프 방식을 제안한다. 제안된 백오프 방식은 사용 중인 서비스 영역의 정보 중 하나인 단말의 수를 이용하여 충돌이 증가함에 따라 경쟁 윈도우를 변화시켜 백오프 절차를 수행한다. 본 논문에서는 제안된 백오프 방식을 분석하기 위해 마코프 모델을 이용한 수학적 분석으로 기존의 IEEE 802.l1e 백오프 방식과 비교 분석한다. 수치적 결과에서 제안된 백오프 방식이 처리율에서 기존의 백오프 방식보다 성능이 우수함을 보여준다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제31권4호
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• pp.414-428
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• 2004

여러 휴대용 이동통신 장비들은 점점 상업적으로 성공하고 있으며, 이동중의 사용자들에게 유용한 서비스를 제공한다. 인터넷의 확장에 따라 이동통신장비들은 텍스트나 멀티미디어 데이타등과 같은 다양한 형태의 데이타를 요구하게 된다. 요구하는 데이타의 형태나 사용자의 등급에 따라서 데이타 서비스에 대한 처리 또한 달라져야 한다. 무선네트워크 상에서 서비스 차별화의 구현은 매우 어려운데, 그 이유는 무선장비 자체의 이동성과 무선채널의 충돌 때문이다. 무선채널의 충돌은 Binary Exponential Backoff(BEB) 알고리즘을 사용하여 해결할 수 있다. 우리는 금, 은, 동으로 명명된 세 가지 종류의 데이타의 흐름을 지원할 수 있는 backoff 알고리즘의 수정에 대하여 논한다. 예를 들어, 금급 데이타 흐름은 가장 높은 우선순위를 가지고 있어 요구되는 목표대역을 만족시켜야 하고, 은급 데이타흐름은 동급에 비하여 충분히 많은 양의 대역폭을 제공하도록 해야 한다. Ad Hoc 네트워크에서 사용되는 두개의 트랜스포트 프로토콜인 UDP와 TCP의 병행 사용은 backoff 알고리즘의 수정을 매우 어렵게 한다. UDP와 TCP의 서로 다른 특성 때문에 이를 해결하기 위해 각각의 프로토콜에 서로 다른 형태의 수정된 backoff 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘이 트랜스포트 프로토콜의 형태에 관계없이 서로 다른 급의 데이터 흐름간의 서비스를 차별화 시킴을 모의실험을 통하여 보였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권1호
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• pp.185-201
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• 2023

Grant-free random access (GFRA) can reduce the access delay and signaling cost, and satisfy the short transmission packet and strict delay constraints requirement in internet of things (IoT). IoT is a major trend in the future, which is characterized by the variety of applications and devices. However, most existing studies on GFRA only consider a single type of device and omit the effect of access delay. In this paper, we study GFRA in multicell massive multipleinput multiple-output (MIMO) systems where different types of devices with various configurations and requirements co-exist. By introducing the backoff mechanism, each device is randomly activated according to the backoff parameter, and active devices randomly select an orthogonal pilot sequence from a predefined pilot pool. An analytical approximation of the average spectral efficiency for each type of device is derived. Based on it, we obtain the optimal backoff parameter for each type of devices under their delay constraints. It is found that the optimal backoff parameters are closely related to the device number and delay constraint. In general, devices that have larger quantity should have more backoff time before they are allowed to access. However, as the delay constraint become stricter, the required backoff time reduces gradually, and the device with larger quantity may have less backoff time than that with smaller quantity when its delay constraint is extremely strict. When the pilot length is short, the effect of delay constraints mentioned above works more obviously.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권12A호
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• pp.1229-1237
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• 2006

DCF에서는 백오프 스테이지(backoff stage), 백오프 카운터(backoff counter), 경쟁 윈도우(contention window)의 세 가지 매개변수를 사용하여 충돌이 발생하면 백오프 스테이지를 하나씩 증가시키고 백오프 카운터를 선택하는 범위인 경쟁 윈도우를 두 배씩 증가시키는 이진 지수적인 백오프(BEB : Binary Exponential Backoff) 방식을 사용하여 전송 프레임간의 충돌 발생 가능성을 줄이고 있다. 그러나 무선 자원을 공유하는 단말의 수가 증가 할수록 충돌 발생 가능성이 증가하여 비효율적으로 자원을 사용하는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 무선 자원을 효율적으로 사용하고 무선 랜의 성능을 향상시키기 위해 충돌발생 시 경쟁 윈도우를 최대로 유지하고 전송 성공 시 경쟁 윈도우를 반으로 줄이는 이진 음지수적인 백오프(BNEB : Binary Negative-Exponential Backoff) 방식을 제안하고 IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b의 세 가지 표준에 대해서 포화상태 및 정상 트래픽 상태에서의 성능 평가를 수행하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권7호
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• pp.3446-3464
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• 2017

Backoff mechanism serves as one of the key technologies in the MAC-layer of wireless mobile networks. The traditional Binary Exponential Backoff (BEB) mechanism in IEEE 802.11 Distributed Coordination Function (DCF) and other existing backoff mechanisms poses several performance issues. For instance, the Contention Window (CW) oscillations occur frequently; a low delay QoS guarantee cannot be provided for real-time transmission, and services with different priorities are not differentiated. For these problems, we present a novel Multi-Priority service differentiated and Adaptive Backoff (MPAB) algorithm over IEEE 802.11 DCF for wireless mobile networks in this paper. In this algorithm, the backoff stage is chosen adaptively according to the channel status and traffic priority, and the forwarding and receding transition probability between the adjacent backoff stages for different priority traffic can be controlled and adjusted for demands at any time. We further employ the 2-dimensional Markov chain model to analyze the algorithm, and derive the analytical expressions of the saturation throughput and average medium access delay. Both the accuracy of the expressions and the algorithm performance are verified through simulations. The results show that the performance of the MPAB algorithm can offer a higher throughput and lower delay than the BEB algorithm.

• 전기학회논문지P
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• 제63권2호
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• pp.81-88
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• 2014

In this paper, an implementation of concurrent backoff delay process on a single chip with IEEE 802.15.4 hardware and 8051 processor core that can be used for analyzing the interference on IEEE 802.15.4 channels due to WiFi traffics is studied. The backoff delay process of IEEE 802.15.4 CSMA-CA algorithm is explained. The characteristics of random number generator, timer, and CCA register included in the single chip are described with their control procedure in order to implement the process. A concurrent backoff delay process to evaluate multiple IEEE 802.15.4 channels is proposed, and a method to service the associated tasks at sequentially ordered backoff delay events occurring on the channels is explained. For the implementation of the concurrent backoff delay process on a single chip IEEE 802.15.4 hardware, the elements for the single channel backoff delay process and their control procedure are used to be extended to multiple channels with little modification. The medium access delay on each channel, which is available after execution of the concurrent backoff delay process, is displayed on the LCD of an IEEE 802.15.4 channel analyzer. The experimental results show that we can easily identify the interference on IEEE 802.15.4 channels caused by WiFi traffics in comparison with the way displaying measured channel powers.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.1333-1340
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• 2015

IEEE 802.11의 MAC에서는 데이터 전송을 제어하기 위해 DCF(Distributed Coordination Function)를 사용한다. DCF의 BEB(Binary Exponential Backoff) 알고리즘은 경쟁하는 스테이션의 수가 일정 수가 넘을 경우 최소 경쟁윈도우(Minimum Contention Window)의 크기로 인해 백오프(backoff) 시 필연적으로 충돌이 발생하여 성능이 저하되는 문제점을 가진다. 본 논문에서는 백오프 스테이지(Backoff Stage)를 AP(Acess Point)에 접속된 스테이션의 수에 따라 가변 조정하는 VBS(Variable Backoff Stage)알고리즘을 제안하고 이를 통해 필연적으로 발생하는 충돌을 방지함으로써 네트워크의 사용량을 높이는 방안을 제시한다. 또한 제안된 알고리즘의 분석적인 모델을 도출하고 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법이 적용된 BEB 알고리즘과 VBS 알고리즘을 비교하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과 VBS 알고리즘의 백오프 상태 증가율을 5와 10으로 적용한 결과 BEB 알고리즘보다 재전송 횟수가 1/5, 1/10로 줄었으며 네트워크 사용량은 19%, 18% 개선되었다. 패킷 지연은 두 경우 모두 약 1/12 수준으로 측정되었다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제5권3호
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• pp.205-208
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• 2007

The IEEE 802.11 is a MAC protocol which has been standardized by IEEE for Wireless Local Area Networks (WLANs). In the IEEE 802.11 WLANs, network nodes experiencing collisions on the shared channel need to backoff for a random period of time, which is uniformly selected from the Contention Window (CW). This contention window is dynamically controlled by the Binary Exponential Backoff (BEB) algorithm. However, the BEB scheme suffers from a fairness problem; some nodes can achieve significantly larger throughput than others. This paper proposes a new backoff algorithm for the IEEE 802.11 DCF scheme. This algorithm uses the hop count for considering fairness. It causes flows with high hop count to generate short backoff interval than those with low hop count, thus getting high priority. Therefore, when a collision occurs, the modified IEEE 802.11 DCF assigns higher priority to flow to be close to a destination.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제4권6호
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• pp.1098-1115
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• 2010

An inseparable challenge associated with every random access network is the design of an efficient Collision Resolution Algorithm (CRA), since collisions cannot be completely avoided in such network. To maximize the collision resolution efficiency of a popular CRA, namely Binary Exponential Backoff (BEB), we propose a reactive backoff algorithm. The proposed backoff algorithm is reactive in the sense that it updates the contention window based on the previously selected backoff value in the failed contention stage to avoid a typical type of collision, referred as cross-collision. Cross-collision would occur if the contention slot pointed by the currently selected backoff value appeared to be present in the overlapped portion of the adjacent (the previous and the current) windows. The proposed reactive algorithm contributes to significant performance improvements in the network since it offers a supplementary feature of Cross Collision Exclusion (XCE) and also retains the legacy collision mitigation features. We formulate a Markovian model to emulate the characteristics of the proposed algorithm. Based on the solution of the model, we then estimate the throughput and delay performances of WLAN following the signaling mechanisms of the Distributed Coordination Function (DCF) considering IEEE 802.11b system parameters. We validate the accuracy of the analytical performance estimation framework by comparing the analytically obtained results with the results that we obtain from the simulation experiments performed in ns-2. Through the rigorous analysis, based on the validated model, we show that the proposed reactive cross collision exclusionary backoff algorithm significantly enhances the throughput and reduces the average packet delay in the network.

• 한국통신학회논문지
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• 제30권6B호
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• pp.406-415
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• 2005

IEEE 802.11 무선 랜과 같이 단일 매체를 사용하는 무선망의 단말들은 경쟁을 통하여 매체를 점유하게 되며, 매체의 충돌이 발생하게 될 때 백오프 알고리즘을 사용하게 된다. 백오프 알고리즘은 매체의 충돌 확률을 줄임으로써 매체의 이용률을 높이고 효율적인 매체의 운영을 가능하게 하는 매체 접속 제어 방법의 중요한 요소이다. 본 논문에서는 QoS를 제공하기 위한 표준인 IEEE 802.11e를 기본으로 하여 네트워크의 매체 부하 및 혼잡 상태에 따라 능동적으로 경쟁 윈도우의 크기를 변화시키는 새로운 방법인 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 알고리즘을 제안한다. 제안된 부하 및 혼잡 상태의 예측과 우선순위에 따른 가중치의 차별화를 통한 동적 경쟁 윈도우 변경 방법이 기존의 IEEE 802.11e에서 사용하는 BEB 방법보다 매체의 이용률을 높이고 효율적으로 데이터의 충돌을 줄일 수 있음을 보인다.