• 대한전자공학회논문지TC
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• 제47권9호
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• pp.19-28
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• 2010

IEEE 802.15.4 표준에서는 QoS(Quality-of-Service)를 요구하는 응용프로그램들의 패킷 전송을 보장하기 위해 비경쟁 접근방식에 의한 GTS(Guranted Time Solot) 할당 기법을 지원한다. 그러나 표준에 따른 GTS 할당 기법은 패킷이 도착한 순서에 따라 채널을 할당하는 FIFS(First In First Service) 스케쥴링을 사용해 패킷을 처리함으로서 대역의 낭비가 심하고 채널 사용률을 감소시켜 실질적인 QoS 서비스에 적합하지 못하다. 본 논문에서는 이러한 단점을 개선한 공정 큐잉을 위한 GTS 할당 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 각 노드의 GTS 할당 요청 횟수(RC, Request Count)와 최근 할당 여부(RA, Recently Allocation)를 이용해 GTS 할당에 대한 불공정성 문제를 해결함으로서 GTS 요청 처리율을 높이고 지연 시간을 감소시킨다. 제안하는 기법의 타당성 및 성능 분석을 위해 수학적 분석 모델을 수립하고, 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법이 표준과 비교해 데이터 처리율과 채널 사용률 측면에서 효율적임을 보였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권5호
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• pp.1733-1751
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• 2015

The IEEE 802.15.4 standard not only provides a maximum of seven guaranteed time slots (GTSs) for allocation within a superframe to support time-critical traffic, but also achieves ultralow complexity, cost, and power in low-rate and short-distance wireless personal area networks (WPANs). Real-time wireless body area sensor networks (WBASNs), as a special purpose WPAN, can perfectly use the IEEE 802. 15. 4 standard for its wireless connection. In this paper, we propose an adaptive GTS allocation scheme for real-time WBASN data transmissions with different priorities in consideration of low latency, fairness, and bandwidth utilization. The proposed GTS allocation scheme combines a weight-based priority assignment algorithm with an innovative starvation avoidance scheme. Simulation results show that the proposed method significantly outperforms the existing GTS implementation for the traditional IEEE 802.15.4 in terms of average delay, contention free period bandwidth utilization, and fairness.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제1권2호
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• pp.34-38
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• 2012

The recent increase in use of the IEEE 802.15.4 standard for wireless connectivity in personal area networks makes of it an important technology for low-cost low-power wireless personal area networks. Studies showed that voice communications over IEEE 802.15.4 networks is feasible by Guaranteed Time Slot (GTS) allocation; but there are some constraints to accommodate voice transmission beyond two hops due to the excessive transmission delay. In this paper, we propose a GTS allocation scheme for bidirectional voice traffic in IEEE 802.15.4 multihop networks with the goal of achieving fairness and optimization of resource allocation. The proposed scheme uses a greedy algorithm to allocate GTSs to devices for successful completion of voice transmission with efficient use of bandwidth while considering closest devices with another factor for starvation avoidance. We analyze and validate the proposed scheme in terms of fairness and resource optimization through numeral analysis.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.510-516
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• 2010

In this paper, a dynamic GTS allocation method of wireless control networks is proposed for the use of factory automation using IEEE 802.15.4 MAC protocol. A superframe of IEEE 802.15.4 is applied to the transmission method of real-time periodic I/O data of wireless control systems within the limited time in factory environment. The method is proposed for efficient transmission of real-time periodic I/O traffic. The simulation results show the average network utilization and available I/O node numbers could be increased by the proposed method.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제49권4호
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• pp.26-33
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• 2012

WBAN(Wireless Body Area Networks)은 인체를 기준으로 인체 내 외부로부터 반경 3미터 이내의 무선통신이다. WBAN은 WBAN MAC 프로토콜 요구사항에 적합한 IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜을 많이 사용하고 있다. IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜은 QoS(Quality of Service)를 요구하는 응용프로그램들의 패킷 전송을 보장하기 위해 비경쟁 접근 방식에 의한 GTS(Guaranteed Time Slot) 할당 기법을 지원한다. 그러나 IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜의 GTS 할당 기법은 패킷이 도착한 순서에 따라 채널을 할당하는 FIFS(First In First Service) 큐잉을 사용하여 패킷을 처리함으로서 데이터 전송 신뢰도를 저하시키고, 전송 지연이 발생하여 응급 데이터 전송에 적합하지 않다. 이에 본 논문에서는 응급 데이터 전송을 위한 우선순위 기반 WBAN MAC 프로토콜을 제안한다. 제안하는 MAC 프로토콜은 전송하려는 데이터에 우선순위를 부여하여 응급 데이터의 GTS 요청 처리율을 높이고 GTS 할당 지연시간을 감소시켜 응급 데이터 전송 신뢰도를 향상시킨다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제5권2호
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• pp.87-91
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• 2010

IEEE 802.15.4과 IEEE 802.15.7은 대표적인 저속 무선망 및 가시광 WPAN 표준이다. 이 표준의 MAC 프로토콜들은 비컨 모드에서 GTS를 이용하여 실시간 응용 프로그램에 대한 QoS 보장 트래픽 플로우를 지원할 수 있다. 그러나 최적으로 할당하는 방법은 아직 명확하게 해결되지 않았다. IEEE 802.15.4 MAC에 관한 현재의 분석 모델은 주로 포화 트래픽 또는 non-bursty 불포화 트래픽 상황이란 가정 하에 개발되었다. 이러한 가정은 bursty 멀티미디어 트래픽의 특성을 반영하지 못한다. 이 논문에서는 burst Markov 변조On-Off 도착 트래픽을 사용하여 GTS 할당을 위한 새로운 분석 모델을 제안한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.45-56
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• 2011

WBAN은 사람이 착용하는 옷이나 인체 내부 혹은 외부에 있는 여러 장치들을 상호 연결하여 통신할 수 있는 근거리 무선통신 기술이다. WBAN은 기술 적용 분야에 따라 의료용과 비의료용으로 구분할 수 있으며, 주기적인 특성을 가진 의료용 데이터의 경우 GTS 방식을 사용해서 데이터를 전송하여 QoS를 보장한다. 본 논문에서는 WBAN 슈퍼프레임 구조에서 GTS 방식으로 데이터를 전송시 부족한 GTS 타임 슬롯을 해결하는 알고리즘을 제안한다. 코디네이터는 디바이스의 데이터 전송률에 따라 GTS 타임 슬롯을 가변적으로 할당하며, GTS의 개수가 부족하면 GTS 타임 슬롯을 공유하여 사용하도록 할당한다. 제안한 기법의 성능평가를 위해 지연한도와 처리량을 비교하였다. 즉, WBAN 환경에 적합한 WFQ(Weighted Fair Queuing) 스케줄링을 적용하여 상이한 데이터 전송률을 지원하면서 GTS를 할당하는 방법을 제안하였고, 라운드로빈(Round Robin) 스케줄링 방법과 비교하여 처리량은 증가하면서 최대 지연이 감소함을 알 수 있다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2008년도 추계학술발표대회
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• pp.1215-1218
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• 2008

IEEE 802.15.4 기반의 무선 센서 네트워크는 다양한 종류의 센서들로 구성된다. 이러한 센서들은 각각 다양한 주기들로 중심 노드에게 데이터를 전송하고자 한다. 슈퍼프레임마다의 주기적인 전송을 위해 IEEE 802.15.4에서는 GTS(Guaranteed Time Slot) 메커니즘을 제공한다. 하지만 하나의 센서 네트워크에서 슈퍼프레임 길이는 모두 동일하기 때문에 이보다 긴 주기를 갖는 센서들은 GTS를 할당받고도 데이터를 전송하지 않는 경우가 발생할 수 있다. 때문에 IEEE 802.15.4의 GTS 메커니즘에서는 낮은 사용 효율의 문제가 발생한다. 본 논문은 이러한 문제를 보완하고자 주기적 GTS 할당 방법(PGTS: Periodic Guaranteed Time Slot)을 제안한다. 주기적 GTS 할당 방법에서는 단말들이 GTS 요청 시 자신의 데이터 전송 주기를 PAN 코디네이터에게 보고하고, PAN 코디네이터는 이를 고려하여 단말의 주기에 따른 슈퍼프레임에서만 GTS 구간을 할당한다. 이를 통해 주기적 GTS 할당 방법은 기존 GTS 할당 방법보다 대역의 낭비를 줄여 GTS를 효율적으로 사용가능하도록 하고 더 많은 수의 단말들에게 GTS를 배정할 수 있게 한다. 본 논문에서는 시뮬레이션 결과를 통해 주기적 GTS 할당 방법이 IEEE 802.15.4의 GTS 할당 방법보다 효율적이며 더 많은 수의 단말에게 GTS를 할당할 수 있음을 확인하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제13권5호
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• pp.27-34
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• 2014

본 논문은 무선 채널을 노드에게 할당하여 보장하는 GTS 기반의 무선 센서 네트워크에서 다수의 노드가 같은 채널을 공유할 때, 충돌이 발생하는 것을 최대로 억제하기 위한 방안을 제시한다. 무선 자원이 충분하지 않은 조건에서 다수의 노드에게 특정 채널을 같이 할당하고, 할당한 채널을 노드들이 공유하면서 데이터를 전송한다. 데이터 전송 시, 한개 이상의 노드들이 채널을 이용하면 충돌이 발생한다. 이러한 충돌을 효과적으로 줄이기 위해, 부모가 자식 노드들에게 백오프 값들을 지정하고, 그래도 충돌이 생기는 경우, 백오프 값 변경을 시도하여 충돌을 방지한다. 제안 방안을 시뮬레이션을 통해 제안 방안이 효과적으로 백오프 값을 조절하여 충돌이 많이 감소함을 확인할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.205-206
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• 2007

본 논문에서는 산업용 무선 제어네트워크의 네트워크 이용률과 가용 무선 I/O 노드 수를 동시에 증대시길 수 있는 동적 GTS할당 기법을 제안하였다. 모의실험을 통해, 제안된 동적 GTS할당 기법이 가용 노드수와 네트워크 이용률의 향상시킴을 살펴 볼 수 있다.