• ETRI Journal
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• 제34권1호
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• pp.24-34
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• 2012

In this paper, the directional carrier sense multiple access/collision avoidance (CSMA/CA) protocol in the immediate acknowledgement mode for IEEE 802.15.3c is analyzed under saturation environments. For the analysis, a sensing region and an exclusive region with a directional antenna are computed probabilistically and a Markov chain model in which the features of IEEE 802.15.3c and the effects of using directional antennas are incorporated is analyzed. An algorithm to find the maximal number of concurrently transmittable frames is proposed. The system throughput and the average transmission delay are obtained in closed forms. The numerical results show the impact of directional antennas on the CSMA/CA media access control (MAC) protocol. For instance, the throughput with a small beamwidth of antenna is more than ten times larger than that for an omnidirectional antenna. The overall analysis is verified by a simulation. The obtained results will be helpful in developing an MAC protocol for enhancing the performance of mmWave wireless personal area networks.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.154-158
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• 2008

근거리 소출력 무선통신이 가능한 ZigBee 기술을 이용하여 다자간 자동 명함 교환 시스템을 구성하였다. 모든 노드가 서로 교대로 정보를 교환하는 full mesh network의 특성을 갖는 다자간 자동 명함 교환 시스템에서 정보교환에 소요되는 시간을 줄이는 것이 필요하다. 본 논문에서는 먼저 CSMA/CA 방식으로 주고받아 저장된 노드들의 주소 정보를 방송 후 각 노드들은 FIFO에 기반한 노드 순서에 따라 명함정보를 순차적으로 다른 노드들에게 방송한 방법을 제안하였다. 제안한 방식의 소모 시간을 분석하고 CSMA/CA 방식으로 직접 정보를 주고받는 방식과 비교하여, 노드 수와 정보량이 증가함에 따라 제안한 방식의 시간 소모가 직접 정보를 주고받는 방식보다 적음을 알 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권2A호
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• pp.143-151
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• 2007

무선 센서 네트워크 환경에서 각 계층 프로토콜을 설계할 때 에너지 소비를 최대한 줄임으로 노드의 생존 시간을 최대화하기 위한 노력이 필요하다. 본 논문에서는 MAC 계층에서 채널 접근 과정에서 충돌로 인한 에너지의 소비를 최소화하기 위한 예약기반 다중 채널 CSMA MAC 프로토콜을 제안한다. 네트워크를 구성하는 각 노드는 제어채널과 데이터 채널을 독립적으로 운용하며 제어 채널을 이용하여 데이터 전송을 위한 채널을 예약하고 예약된 노드들에게 수신 노드가 채널 이용을 허가함으로 임의의 시간에 재전송하는 절차를 생략할 수 있도록 하였다. 또한, 송신 노드에서 가용 채널 중 임의의 채널을 선택하여 수신 노드에게 전달하면 수신 노드에서 채널의 가용 여부를 판단하여 그 결과를 통해 최종적으로 전송 채널을 선택하도록 하였다. 성능의 평가는 시뮬레이션을 통하여 기존의 방식과의 차이를 비교하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권5B호
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• pp.365-377
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• 2006

매체공유기반 통신시스템은 매체접근제어 과정에서 단말기의 채널 점유 제약 조건에 따라 크게 완전매체공유 시스템과 불완전매체 공유 시스템으로 구분할 수 있다. 본 논문에서는 불완전매체공유 시스템의 채널활용효율을 향상시키기 위한 분산식 매체접근제어기법을 제안한다. 제안하는 매체접근제어기법은 IEEE 802.11 무선랜의 CSMA/CA 기법을 확장한 방법으로써 임의 지연 시간을(random backoff time) 채널에 대해 개별적, 집합적, 큐(queue)에 대해 개별적으로 적용함으로써 크게 3가지 형태로 제시되었다. 모의실험 결과 성능측면에서는 큐에 대해 개별적으로 임의 지연시간을 적용하였을 때 상대적으로 우월한 성능을 보였다. 또한 복잡도 측면에서는 채널에 대하여 집합적으로 임의 지연시간을 적용했을 때 상대적으로 낮은 복잡도를 보였다. 임의 지연시간을 분할된 채널에 대해 개별적으로 적용하는 방식은 성능과 연산복잡도의 trade-off관계에 있어서 앞서 제시된 방식들보다 우위에 있음을 보이고 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37B권12호
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• pp.1208-1218
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• 2012

IEEE 802.11와 같은 CSMA 무선 네트워크에서 브로드캐스트 전송을 안정성 있게 신뢰적으로 수행하기 위해, 브로드캐스트 송신 노드는 복수의 수신자들에게 충돌 없는 전송을 할 수 있도록 해야 하며 복수 수신자들의 패킷 수신 상태를 유지해야 한다. 본 논문은 무선 네트워크에서 안정적이고 신뢰적인 브로드캐스트를 수행하기 위한 효율적인 피드백 방법인 2-폴링 피드백을 제안한다. 이 방법에서 송신 노드는 두 개의 수신자 노드의 채널 상태를 확인한 후 브로드캐스트 전송을 수행한다. 본 논문은 브로드캐스트 전송을 위한 피드백 방법의 클래스를 분류하고 이들에 대해 성능 분석을 수행한다. 제안한 2-폴링 피드백 방법이 기존 피드백 방법보다 패킷 전송 지연시간과 패킷 안정화 시간 측면에서 우수함을 보인다. 2-폴링 방법은 전체-폴링 방법보다 복잡도가 낮으며, 1-폴링 방법과 비교할 때는 동일한 복잡도에 패킷 안정화 시간이 반 정도 감소함을 알 수 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.1589-1598
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• 2014

IEEE 802.15.6 표준화 문서에서 WBAN을 위한 MAC 프로토콜은 의료용 센서 노드의 주기적인 데이터를 효율적으로 처리하기 위해서 8단계로 나누어진 트래픽 우선순위를 기준으로 응급 상황에서 발생하는 트래픽을 가장 높은 우선순위로 처리하는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 알고리즘을 수행하게 된다. 노드가 전송하는 응급 메시지는 충돌이 발생하게 되고 응급 메시지 전송을 위한 전송 지연을 만족하지 못하는 상황이 발생할 수 있으며 재전송으로 인한 에너지 낭비를 가져올 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 다음과 같이 WBAN 환경에서 데이터 종류와 전송률을 고려한 CSMA/CA 알고리즘 요소기술을 제안하였다. 성능평가 결과 제안한 MAC 프로토콜을 사용했을 때가 IEEE 802.15.6을 사용했을 때 보다 충돌 확률이 감소하여 패킷 전송 성공률과 에너지 효율이 개선된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권3B호
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• pp.135-143
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• 2008

본 논문은 CSMA/CA 경쟁방식 프로토콜을 사용하는 무선 PAN(WPAN: Wireless Personal Area Network)을 위해 QoS를 보장하고 에너지 효율적인 전송을 위한 방법을 제안한다. WPAN 장치들은 제한된 배터리 용량의 전지로 동작하기 때문에 에너지 소모는 WPAN 시스템에서 가장 중요한 문제 중의 하나이다. 따라서 WPAN이 경쟁기반 MAC 프로토콜을 사용할 경우 독립적 채널 접근 시도에 의한 충돌로 인하여 에너지 소모 문제는 더 중요하다. 본 논문에서는 에너지 소모를 최소화하면서 QoS를 보장하기 위해 최적의 fragment 크기, 변조 수준과 전송 전력을 선택하는 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘에 대한 성능평가를 수행하여 개선정도를 시뮬레이션 결과에 제시하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권10A호
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• pp.760-768
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• 2009

본 논문에서는 선박에 적용할 e-네비게이션을 위한 HR(high rate)-WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템에 대한 전송 파라미터를 분석하여 최적 전송파라미터 선택방식을 제시한다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.3 CSMA/CA기반의 HR-WPAN을 SAN(Ship Area Network)에 적용할 경우에 고려되어야하는 에너지 효율성 측면에서의 전송파라미터들을 분석하고 에너지를 절약할 수 있는 전송파라미터 결정방식에 대하여 각 선박환경별로 분석하여 제안한다. 특히 SAN환경에서 무선채널의 경로손실(path loss)을 결정하는 가장 큰 파라미터인 선박의 다양한 재질을 고려하여 각 HR-WPAN의 전송파라미터별로 에너지 소모량을 분석하여 파라미터 선택방안을 제시한다. 시뮬레이션 결과 선박환경에 따라서 전송률 선택방식, 전송전력 조절 방식 및 데이터 분할크기의 적절한 선택에 따라 에너지 효율성능이 결정됨을 보였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권5B호
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• pp.318-325
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• 2008

HomePlug AV(HPAV)는 댁내에 깔려있는 전력선을 이용하여 데이터 전송뿐만 아니라 음향과 영상까지 전송을 목표로 HomePlug Alliance에서 제정한 표준이다. 이 표준은 TDMA와 CSMA/CA 기술을 혼합하여 사용하는 MAC 기술을 사용한다. HPAV의 CSMA/CA 프로토콜은 Contention Window(CW)와 Deferral Counter(DC)라는 두 가지 주요한 변수를 가지고 HPAV 네트워크를 제어한다. 본 논문에서는 CW와 DC가 성능에 미치는 영향을 여러 각도에서 조명하였고 이를 기반으로 HPAV MAC의 수율을 높이기 위한 적응적 CW 조절 방식을 제안한다. 여러 실험을 통해 얻은 결과 CW가 DC 보다 수율에 더 민감한 성질을 가지고 있어서 제안하는 방식은 DC는 표준에 정의된 기본값을 사용하고 CW만을 조정한다. 제안하는 방식은 네트워크가 과부하가 걸려있다면 CW를 두 배로 늘려주고 네트워크의 부하가 적으면 CW를 반으로 줄여주는 단순한 방식을 이용함으로 복잡도를 낮춰 구현이 가능하다는 장점이 있다. 모의실험과 수리분석을 통해 제안하는 방식이 여러 다양한 환경에서 좋은 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2006년도 춘계종합학술대회
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• pp.95-98
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• 2006

센서를 통해 수집된 데이터는 모든 정보를 취합하는 기지국으로 전송되게 된다. 센서들은 데이터를 전송하면서 지속적으로 주변 환경에 대한 데이터를 수집하여야 하기 때문에 에너지 소모가 크다. 본 논문에서는 수집된 데이터가 효율적으로 전송되어 트래픽 혼잡을 피하면서 에너지 효율성을 고려하는 기법을 제안한다. 트래픽이 증가하거나 감소할 때 각기 다른 방법으로 전송률을 제어하여 Traffic 혼잡을 피하고, 기본적인 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 프로토콜에 최적의 옵션을 설정하여 각 센서에서 에너지 소모를 최소화는 기법이다. 시뮬레이션을 통해 최적의 CSMA 옵션을 적용하여 제안된 트래픽 제어 기법을 적용하여, 에너지 효율성과 효과적인 트래픽 제어 방법을 제시한다.