• 한국통신학회논문지
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• 제39C권5호
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• pp.425-432
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• 2014

IEEE 802.11e EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)는 서로 다른 AC(Access Category)에 따라서 CW(Contention Window)를 이용하여 Quality-of-Service(QoS)를 지원한다. 그러나 무선 네트워크 환경이 혼잡 (Congested)할 경우 패킷의 충돌 발생 확률을 높일 수 있다는 문제점이 여전히 존재한다. 이를 해결하기 위해 여러 방법들이 제시되었으나 혼잡 네트워크상에서는 동일 우선순위를 가지는 패킷 전송을 위해서 전송 채널을 이용하는 경쟁 과정에서 패킷 충돌(Collision)이 발생할 확률이 여전히 존재한다. 따라서 본 논문에서는 EDCA 포화 상태에서 전송 효율을 높이는 APCA(Advanced Priority Collision Avoidance) 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 IEEE 802.11e 표준을 기반으로 RTS/CTS (Request to Send / Clear to Send)를 이용하여 패킷 전송 FC(Frame Control) 필드의 예약된 필드(Reserved Field) 비트를 이용하여 데이터 패킷 충돌을 회피하는 것이다. 시뮬레이션의 결과로 제안된 알고리즘이 기존의 EDCA에 비해 패킷 전송 실패율이 감소했음을 보였다. Jain's fairness index를 이용하여 제안된 APCA 알고리즘이 네트워크 혼잡 상황에서 EDCA 방식 보다 공정성을 유지하는 것을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권6C호
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• pp.483-491
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• 2012

자동차 간 (Vehicle-to-Vehicle) 통신에서, 각각의 자동차들은 위치, 속도, 조향 등의 정보를 포함하는 비컨 메시지를 주변의 자동차들에게 주기적으로 방송함으로써, 이들로 하여금 자신의 주행 정보를 인지할 수 있도록 한다. 그런데, 단순한 비컨 메시지의 방송은 메시지 수신 확률을 감소시키고 지연 시간을 크게 증가시키는 원인이 된다. 따라서, 본 논문에서는 비컨주기 (Beacon Period), 반송파감지거리 (Carrier-Sensing Range), 그리고 IEEE 802.11 DCF 졍쟁구간크기 (Contention Window Size)가 자동차 간 통신의 성능에 미치는 영향을 수학적으로 분석하고자 한다. 우선, 측위 오차의 임계값으로부터 자동차 운전 속도에 반비례하는 비컨주기를 도출하고, 이를 기반으로 비컨 메시지로 인한 DSRC 채널의 최대 부하를 수학적으로 유도한다. 비컨 메시지의 부하가 특정 임계치 이하가 되도록 반송파감지거리를 결정하는 수학적 모형을 유도하고, 수율을 최대화하는 DCF 경쟁구간크기에 대한 닫힌 근사해를 제시한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 춘계학술발표논문집
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• pp.429-432
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• 2009

본 논문에서는 IEEE 802.11 WLAN(Wireless LAN)에서 기본 액세스 방식인 DCF(Distributed Coordination Function)의 성능을 높이기 위하여 개선된 알고리즘을 제안한다. CDMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)기반인 DCF는 스테이션의 적은 상황에서는 비교적 우수한 성능을 나타내지만 스테이션이 많은 혼잡상황에서는 처리율, 지연율, 충돌률 관점에서 성능이 큰 폭으로 저하된다. 본 논문에서는 패킷 전송 후 충돌이 발생하면 CW(Contention Window)를 4배 증가 시켜주고 패킷의 전송이 성공 시에는 CW를 서서히 줄여주어 연쇄적인 충돌과 잠재적인 충돌을 미연에 방지함으로써 패킷 충돌의 확률을 낮추어 주는 알고리즘을 제안하고 시뮬레이션을 이용하여 성능을 입증한다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제19권1호
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• pp.1-7
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• 2021

Reinforcement learning is an area of machine learning that studies how an intelligent agent takes actions in a given environment to maximize the cumulative reward. In this paper, we propose a new MAC protocol based on the Q-learning technique of reinforcement learning to improve the performance of the IEEE 802.11 wireless LAN CSMA/CA MAC protocol. Furthermore, the operation of each access point (AP) and station is proposed. The AP adjusts the value of the contention window (CW), which is the range for determining the backoff number of the station, according to the wireless traffic load. The station improves the performance by selecting an optimal backoff number with the lowest packet collision rate and the highest transmission success rate through Q-learning within the CW value transmitted from the AP. The result of the performance evaluation through computer simulations showed that the proposed scheme has a higher throughput than that of the existing CSMA/CA scheme.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권10호
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• pp.3458-3474
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• 2014

The performance of IEEE 802.11e enhanced distributed channel access (EDCA) is influenced by several interactive parameters that make quality of service (QoS) control complex and difficult. In EDCA, the most critical performance influencing parameters are the arbitration interframe space (AIFS) and contention window size (CW) of each access category (AC). The objective of this paper is to provide a scheme for parameter control such that the throughput per station as well as the overall system throughput of the network is maximized and controllable. For this purpose, a simple and accurate analytical model describing the throughput behavior of EDCA networks is presented in this paper. Based on this model, the paper further provides a scheme in which a Pareto optimal system configuration is obtained via an appropriate CW control for a given AIFS value, which is a different approach compared to relevant papers in the literature that deal with CW control only. The simulation results confirm the effectiveness of the proposed method which shows significant performance improvements compared to other existing algorithms.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제43권10호
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• pp.79-89
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• 2006

TCP는 신뢰성을 보장하는 전송 프로토콜로서 인터넷 등에서 가장 널리 사용되고 있는 전송 방식이다. 하지만 TCP는 유선망에 적합하도록 설계되었기 때문에 무선망에서 TCP를 사용할 경우 성능 저하가 발생된다. TCP의 성능 저하 원인으로는 MAC 계층에서의 무선 매체 경쟁, hidden-terminal 문제와 exposed terminal 문제, 링크 계층에서의 패킷 손실, 불공정성의 문제들과 노드의 이동에 의한 경로 단절시 발생되는 패킷 순서 바뀜 문제와 경로의 단절로 인한 재전송 타이머의 exponential backoff에 의한 대역폭의 낭비 등이 있다. 특히 이동 ad-hoc 망에서는 전송 범위(transmission range)와 간섭범위(interference range)의 불일치로 인해 발생되는 hidden terminal 문제로 인해 동시에 전송할 수 있는 노드의 수가 제한되며 이로 인해 성능저하가 크게 발생된다. 본 논문에서는 IEEE 802.11 기반 이동 ad-hoc 망에서 발생되는 hidden terminal 문제로 인해 노드가 전송을 하지 못하고 CW(contention window)만 크게 증가되는 문제를 해결하기 위한 MAC 알고리즘을 제안한다. 기존의 802.11 MAC의 DCF(distributed coordination function)에서는 전송에 실패할 경우 CW를 지수적으로 증가시키지만 본 논문에서 제안하는 기법은 노드가 전송 실패를 하였을 경우 그 원인에 따라 CW를 적절하게 변화시킴으로 성능 향상을 얻을 수 있다. 이 기법을 사용하면 hidden terminal에 의해 전송을 실패하는 노드에게 공정한 전송 기회를 부여함으로써 TCP 성능 향상을 얻을 수 있음을 시뮬레이션을 통해 보였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권4A호
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• pp.412-420
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• 2006

다양한 형태의 트래픽이 등장하면서 각 트래픽이 요구하는 서비스 품질을 모두 만족시키기 위한 패킷 스케줄링 연구에 대한 중요성이 커지고 있다. IEEE 802.11 위원회에서는 이러한 요구에 부응하기 위해 IEEE 802.11e 규격을 제정하여 모든 트래픽을 4가지로 분류한 뒤 각 트래픽 별로 차등화된 서비스를 제공하고 있다. 그리고 IEEE 802.11a/g규격에서는 물리계층에서의 전송속도를 무선 단말기 당 최대 54 Mbps까지 지원하고 있다. 하지만 무선 채널환경에서는 전체 대역폭이 제한되어 있기 때문에 주어진 대역폭 내에서 전송효율을 최대화시키는 문제는 항상 풀어야 하는 과제이다. 따라서 본 연구에서는 전송오류가 발생하는 무선통신 환경 하에서 동작하는 무선 LAN 단말기가 패킷 전송을 위해 CSMA-CA 기반으로 동작함에 있어서 CW(Contention Window) 값을 현재 무선채널 상태에 따라 달리 설정함으로써 서비스 처리량(Throughput)을 더욱 극대화할 수 있는 패킷 스케줄링 기법을 제안하였다. 제안된 알고리즘을 NS-2 네트워크 시뮬레이터를 이용하여 성능평가를 수행하였고, 수치 결과를 통해 제안한 알고리즘이 기존 IEEE 802.11e의 성능을 더욱 향상시킬 수 있음을 보였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 가을 학술발표논문집 Vol.32 No.2 (1)
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• pp.418-420
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• 2005

IEEE 802.11 에서 현재까지 많이 연구되어진 주제는 노드들 간의 공평성(fairness)에 중점을 두거나 처리율(throughput)을 높이는데 초점을 맞추어 진 것들이었다. 전체 처리율을 높이는데 AP의 백오프 방식에 관련해서는 노드들 간에 관한 연구에 비하여 비교적 연구가 적은편이다. 현재 AP와 노드들은 충돌이 발생하면 BEB(Binary Exponential backoff) 방식으로 셋팅되어 사용하고 있기 때문에 1:N의 불공평한(unfairness) 상황이 발생한다. 하향링크(downlink)가 대부분인 환경에서 AP가 다른 노드들과 같은 채널 접근확률을 가진다는 것은 바람직하지 않다. 따라서 AP가 노드들보다 우선권(priority)을 높여서 처리율을 높이는 방안이 필요하다. 그래서 본 논문에서는 AP의 백오프 방식 및 CW(Contention Window)가 변화하는데 따라서 전체 처리율에 어떤 영향을 끼치는가와 노드 수에 따른 AP의 적절한 전략 과 백오프 CW값을 분석해 보았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.388-394
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• 2008

본 논문에서는 IEEE 802.11 WLAN(Wireless LAN)의 MAC(Medium Access Control)인 DCF(Distributed Coordination Function)의 성능을 개선하는 알고리즘을 제안하고 이를 시뮬레이션으로 분석한다. IEEE 802.11 WLAN의 MAC에서는 데이터 전송을 제어하기 위한 방법으로 DCF와 PCF(Point Coordination Function)를 사용하며, DCF의 경우 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)를 기반으로 한다. DCF는 경쟁 스테이션이 적은 상황에서는 비교적 우수한 성능을 보이나 경쟁 스테이션의 수가 많은 경우 처리율, 지연 관점에서 성능이 저하되는 문제점이 있다. 본 논문에서는 패킷 전송 후 충돌이 발생하면 윈도우 값을 최대 CW로 증가시키고 패킷의 정상적인 전송 후에는 윈도우 값을 서서히 감소함으로써 현재 WLAN의 망 상태정보를 계속 활용함으로써 패킷 충돌 확률을 낮추는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘의 효율성을 입증하기 위해 시뮬레이션을 수행하여 그 타당성을 제시하였다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권3호
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• pp.341-346
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• 2011

Wireless sensor networks (WSNs) are formed by a great quantity of sensor nodes, which are consisted of battery-powered and some tiny devices. In WSN, both efficient energy management and Quality of Service (QoS) are important issues for some applications. Real-time services are usually employed to satisfy QoS requirements in critical environment. This paper proposes a real-time MAC (Medium Access Control) protocol with extended backoff scheme for wireless sensor networks. The basic idea of the proposed protocol employs (m,k)-firm constraint scheduling which is to adjust the contention window (CW) around the optimal value for decreasing the dynamic failure and reducing collisions DBP (Distant Based Priority). In the proposed protocol, the scheduling algorithm dynamically assigns uniform transmitting opportunities to each node. Numerical results reveal the effect of the proposed backoff mechanism.