• 대한전자공학회논문지TC
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• 제41권6호
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• pp.33-39
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• 2004

무선 LAN은 이동중인 사람들이 무선으로 LAN에 연결을 가능하게 해주는 기술이다. 무선 LAN은 고속의 연결과 케이블이나 전화선, 그리고 데스크탑에 종속되지 않고 편리하게 인터넷에 접속할 수 있다. 802.11은 IEEE에서 규정한 무선 LAN의 표준안이다. 이 표준안은 무선에서 LAN에 접속할 수 있도록, 매체접근제어(MAC)와 물리(PHY) 계층을 정의하고 있다. MAC 프로토콜은 PHY 계층에 의존적이며, 공중망을 통해서 사용자 데이터의 전송을 제어한다. 그리고 규모가 큰 네트워크 백본에서 코어 프레이밍 동작과 상호작용을 제공한다. 무선 LAN에서 송은 MAC 프로토콜은 제한된 스펙트럼 리소스를 효율적으로 공유할 수 있고, 동작의 간결성과, 높은 처리율 기능을 제공해야 한다. 높은 데이터 처리율을 갖는 효과적인 MAC 프로토콜을 설계하는 것이 본 논문의 주요 내용이다. 본 논문에서는 무선 LAN에서의 MAC 프로토콜에 적용시키기 위한 Developed Collision Resolution(DCR) 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 충돌 해결 속도를 증가시키기 위한 새로운 해법을 제공한다.

• 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.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제10권6호
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• pp.307-315
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• 2010

IEEE 802.11의 성능 개선을 위한 많은 연구가 있었다. 이 연구들의 대다수는 혼잡 윈도우 크기를 초기화시키는 것을 대신하여 혼잡 윈도우 크기를 천천히 감소시키는 것에 초점을 맞추고 있다. 혼잡 윈도우의 크기를 천천히 감소시키는 것이 충돌 확률을 감소시키고 채널 처리율을 증가시킨다. DEF와 공존하는 이기종 네트워크에서, 이러한 방법은 좋은 결과를 얻기 어렵다. 예를 들어, Gentle DCF(GDCF)는 단일 환경에서 좋은 성능을 보이지만, DCF를 포함하는 이기종 환경에서는 프레임을 거의 전송할 수 없다. 이것은 윈도우 크기를 천천히 감소시키는 것이 전송확률을 감소시키기 때문이다. 이 논문에서 이 문제를 해결하기 위해 고속 복구 DCF(FRDCF) 기법을 제안한다. FRDCF에서는 전송 확률을 높게 유지시키기 위해 DCF의 리셋 방법을 그대로 사용하고, 무선 LAN의 성능을 향상시키기 위해 새로운 카운터를 사용한다. 제안한 FRDCF가 이기종 무선 LAN에서 GDCF와 비교하여 좋은 성능을 갖는 것을 검증하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 가을 학술발표논문집 Vol.32 No.2 (1)
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• pp.412-414
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• 2005

무선 랜 표준인 IEEE 802.11은 원래 best effort service를 위해 탄생된 기술이기 때문에 QoS(Quality of Service)에 대한 연구가 부족했다. 무선 랜에서는 기존 유선 랜보다 한정된 자원과 희박한 bandwidth, 다양한 노드들의 채널 공유로 인해 QoS를 보장하기가 어렵다. 이를 보완하기 위한 연구가 IEEE 802.11e 워킹그룹에서 진행되고 있다. 본 논문에서는 충돌방지를 위한 CSMA/CA 알고리즘의 back-off값 설정을 매개변수를 두어 idle 시간을 조정함으로써 QoS를 보장하는 알고리즘을 제안한다. 특히, QoS가 요구하는 패킷전달 간격 임계값(threshold)에 따른 매개변수를 조절하여 contention window 크기를 달리 조정함으로써 QoS를 요구하는 노드들의 수에 상관없이 균일한 서비스 성능을 유지하도록 한다. 이 때, 매개변수 값의 선택은 QoS를 제공하는 노드들의 서비스 성능 뿐 아니라 best effort service만을 제공해도 되는 일반 노드들의 서비스 성능도 함께 고려할 수 있도록 하였다.

• 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.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (A)
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• pp.760-762
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• 2004

본 논문에서는 IEEE 802.11b WLAN 종단 간(end to end) 의 DATA 전송에 있어서 효율성 향상을 위한 방법을 충돌 횟수의 감소와 throughput 값의 증가를 나타낼 수 있는 방법을 통해서 제안한다. CW(contention window) 값이 충돌 발생할 시에 증가하는 것이 다음 프레임 전송 시 충돌 발생 확률을 줄이기 위한 것임에 착안하여 CW 값의 변화를 현재 방식에서 변화를 주어 전송 효율성 향상을 위한 알고리즘을 제안한다. 현재의 CW 값이 증가하는 방식은 유지하고 프레임 전송 성공 시 CW 값이 초기화되는 방식을 수정하고자 한다. 만일 CW 값이 크게 증가하였을 시에는 충돌이 많이 발생하고 있는 것으로 간주한다. 그래서 현재의 값 변화 방식인 CW 값이 최소값으로 초기화하는 것이 아니라 최소값 보다는 큰 CW 값을 유지하여 CW 값이 크게 변화되는 것을 막아 충돌 발생 확률을 줄일 수 있음을 확인한다. 본 논문에서는 3가지 방식의 알고리즘에 대하여 시뮬레이션 하였다. original 방식과 다른 알고리즘의 효율성을 시뮬레이션을 통해 비교하여 CW의 값이 전송 성능에 미치는 영향에 대한 결과를 보여준다.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권11B호
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• pp.985-998
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• 2003

본 논문에서는 IEEE 802.11 규격을 기반으로 다중 홉 Ad Hoc 모드에서 비 실시간 및 실시간 트래픽에 대한 통합 서비스를 지원하는 Wireless LAN을 구성할 때, 분산 방식으로 실시간 서비스의 우선권을 고려한 채널 액세스의 차별화를 제공할 수 있는 매체접근제어(Medium Access Control: MAC) 프로토콜의 구현 방안을 제안한다. 이를 위해 실시간과 비 실시간 트래픽의 Contention Window (CW)를 서로 분리하며, 실시간 서비스의 지연 바운드에 따라 정해진 잔여 수명(residual time)을 우선권 설정에 반영함으로써 실시간 트래픽의 지연 요구 사항을 보장할 수 있도록 한다. 또한 실시간 트래픽의 부하에 따라서 적응적으로 offset 값을 조정함으로써 offset에 의해 발생될 수 있는 수율의 저하를 최소화한다. 제안된 방식은 기존 IEEE 802.11 MAC 규격의DCF (Distributed Coordination function) 방식을 그대로 사용하면서 CSMA/CA 기반의 경쟁 방식을 통해서도 비 실시간 트래픽과의 차별화가 가능하고, 또한 잔여 수명 시간을 고려한 동적인 우선권 할당이 가능하도록 하였다. 시뮬레이션에 의한 분석 결과에 따르면 기존 DCF와 비교할 때 실시간 단말의 용량을 2배까지 향상시킬 수 있으며, 트래픽 부하에 따라 적응적 제어를 통해 추가적인 성능 개선 효과를 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권3C호
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• pp.224-232
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• 2012

Priority MAC is an important issue in every communication system when we consider differentiated service applications. In this paper, we propose a mechanism to support priority MAC based on multi-parameters for IEEE 802.15.7 visible light communication (VLC). By using three parameters such as number of backoff times (NB), backoff exponent (BE) and contention window (CW), we provide priority for multi-level differentiated service applications. We consider beacon-enabled VLC personal area network (VPAN) mode with slotted version for random access algorithm in this paper. Based on a discrete-time Markov chain, we analyze the performance of proposed mechanism under non-saturation environments. By building a Markov chain model for multi-parameters, this paper presents the throughput and transmission delay time for VLC system. Numerical results show that we can apply three parameters to control the priority for VLC MAC protocol.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2007년도 춘계학술발표대회
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• pp.1288-1290
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• 2007

Congestion in WSN increases energy dissipation rates of sensor nodes as well as loss of packets and thereby hinders fair and reliable event detections. We find that one of the key reasons of congestion in WSN is allowing sensing nodes to transfer as many packets as possible. This is due to the use of CSMA/CA that gives opportunistic media access control. In this paper, we propose an energy efficient congestion avoidance protocol that includes source count based hierarchical and load adaptive medium access control. Our proposed mechanism ensures load adaptive media access to the nodes and thus achieves fairness in event detection. The results of simulation show our scheme exhibits more than 90% delivery ratio with retry limit 1, even under bursty traffic condition which is good enough for reliable event perception.

• Journal of Communications and Networks
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• 제16권3호
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• pp.311-321
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• 2014

This paper focuses on contention-based medium access control (MAC) protocols used in wireless local area networks. We propose a novel MAC protocol called adaptive backoff tuning MAC (ABTMAC) based on IEEE 802.11 distributed coordination function (DCF). In our proposed MAC protocol, we utilize a fixed transmission attempt rate and each node dynamically adjusts its backoff window size considering the current network status. We determined the appropriate transmission attempt rate for both cases where the request-to-send/clear-to-send mechanism was and was not employed. Robustness against performance degradation caused by the difference between desired and actual values of the attempt rate parameter is considered when setting it. The performance of the protocol is evaluated analytically and through simulations. These results indicate that a wireless network utilizing ABTMAC performs better than one using IEEE 802.11 DCF.