• 한국통신학회논문지
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• 제39B권5호
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• pp.260-270
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• 2014

본 논문은 VHF 대역을 사용하는 다중-홉 해양통신망에서 실시간 서비스를 제공하기 위해 제안된 DSTS(Dynamic Space-Time Subframe)기반 프레임 구조에서 다수의 MAC PDU로 구성된 데이터를 ASO-TDMA 전송 방식을 사용했을 때 발생되는 지연시간의 분포를 수학적으로 분석하고, 그 성능을 시뮬레이션을 통해 확인한다. 또한, 기존 전송방식에서 발생되는 지연시간을 단축시키는 동시에 시스템의 수율을 최대화하기 위한 연속적인 자원 할당 방식과 적응적 전송 확률 제어 방식을 제안하고, 기존 방식과 수율 성능을 비교한다. 이를 통해 본 논문에서 제안하는 방식은 DSTS 프레임 구조에서 다수의 MAC PDU에 대해서도 실시간 전송이 가능하고, 또한 수율 성능을 극대화할 수 있음을 보인다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제48권6호
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• pp.88-96
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• 2011

수중 음파 통신은 해양 데이터 수집, 해저 탐사 및 개발, 군사 전술 감시 등 다양한 분야에 활용 가능하다. 이와 같이 다양한 분야에 Autonomous Underwater Vehicle(AUV)나 Remotely Operated Vehicle(ROV)와 같은 수중 로봇을 이용한 로봇 제어 시스템 구축은 필수적이다. 본 논문에서는 수중 음파 센서 네트워크 구성에서 중요한 부분인 에너지 효율적인 면을 고려하는 동시에 실시간 로봇 제어 시스템 구축에 적합한 Message Merging MAC($M^2$-MAC) 프로토콜을 제안한다. 제안된 Media Access Control(MAC) 프로토콜에서는 미리 할당된 타임 슬롯에 따라 로봇 노드들로부터 데이터를 수신하고, 베이스 스테이션으로부터 전달받은 메시지들을 버퍼링 과정을 거쳐 하나의 MAC 프레임으로 생성한 후 클러스터 내 모든 로봇 노드들에게 브로드 캐스팅 하게 된다. 또한 새로운 노드 진입 및 탈퇴 시 Maintenance&Sleep(M&S) 구간을 통해 관련 절차가 이루어짐으로써 경쟁과 비경쟁 방식이 혼합된 복합형 MAC 프로토콜의 형태를 이룬다. 본 논문에서는 실시간 로봇 제어 시스템 구축에 중요한 요소인 종단 간 지연과 에너지 소모량에 관련된 수학적 분석 모델을 제시하고 기존의 MAC 프로토콜과 비교함으로써 성능의 우수성을 검증한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권5호
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• pp.2499-2522
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• 2017

Multi-hop networks are a low-setup-cost solution for enlarging an area of network coverage through multi-hop routing. Carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA) is frequently used in multi-hop networks. Multi-hop networks face multiple problems, such as a rise in contention for the medium, and packet loss under heavy-load, saturated conditions, which consumes more bandwidth due to re-transmissions. The number of re-transmissions carried out in a multi-hop network plays a major role in the achievable quality of service (QoS). This paper presents a statistical, analytical model for the end-to-end delay of contention-based medium access control (MAC) strategies. These strategies schedule a packet before performing the back-off contention for both differentiated heterogeneous data and homogeneous data under saturation conditions. The analytical model is an application of Markov chain theory and queuing theory. The M/M/1 model is used to derive access queue waiting times, and an absorbing Markov chain is used to determine the expected number of re-transmissions in a multi-hop scenario. This is then used to calculate the expected end-to-end delay. The prediction by the proposed model is compared to the simulation results, and shows close correlation for the different test cases with different arrival rates.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.1435-1440
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• 2014

WSN내의 노드들은 한정된 에너지를 지녔다. 따라서 각 노드들의 채널에 대한 접근을 효율적으로 제어하는 것이 채널 활용성과 에너지 소모에 중요한 역할을 수행한다. 본 논문에서는 WSN에서 각 노드에서의 에너지 효율성을 높이기 위해 하이브리드 TDMA/CSMA MAC을 위한 우선순위 기반 타임 슬롯 할당 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 TDMA와 CSMA 기법의 장점을 활용함과 동시에 (m,k)-firm 기법을 이용하여 채널 접근의 우선권을 제공하였다. 성능 평가를 위해 다양한 노드 수의 변화에 따른 시뮬레이션을 수행하였고, S-MAC과 비교하여 평균 지연시간과 패킷 전송률에서 많은 향상을 보여주었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제25권1A호
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• pp.74-80
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• 2000

본 논문에서는 초고속 통신망의 대안기술로 부각되고 있는 HFC 전속망을 기본 전송망으로 하는 CATV/LAN망에서 새로운 MAC프로토콜을 제안하고 성능해석을 수행하였다. CATV/LAN 전송망에서 주요 해석의 대상인 상향채널은 단방향 채널 특성과 단말의 위치에 따라서 우선적으로 접속되는 특성이 발생한다. 이런 전송망에서 공정성 문제를 해결하기 위하여 전송할 데이터가 발생하면 그 즉시 데이터를 전송하지 않고 Pi확률로 데이터를 전송하는 CSMA-CD/U/P(Unsoltted Pi-persistent CSMA-CD)프로토콜을 제안한다. 성능해석과 시뮬레이션 결과 전송망에서 공정성을 이루는 데이터 전송 확률값인 Pi의 분포를 구하였으며, 전송망의 공정성이 이루어 졌을 때 평균 지연 시간(mean delay time)을 구했다. 또한, 지연시간의 분산값을 구하였으며 단말의 버퍼큐에서 큐길이(queue length)분포도 구하였다. 평균 지연 시간과 큐길이 분포는 부하가 커질수록, 단말의 수가 많아 질수록 증가 하는 양상을 보인다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권4호
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• pp.3-9
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• 2017

수중환경에서는 전력 공급이 어렵기 때문에 통신 프로토콜 설계에 있어서 전력 효율은 중요한 고려사항들 중 하나이다. 본 논문에서는 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)와 AUV(Autonomous Underwater Vehicle) 같은 이동 노드를 갖는 수중통신망에 대해 에너지 효율적인 매체접속제어(MAC : Medium Access Control) 프로토콜을 연구하였다. 이동 노드간의 통신에서는 데이터 교환 중에 노드 이동으로 인해 서로의 전파 반경을 벗어나 전송 중인 데이터를 완료하지 못하고 에너지만 낭비하는 경우가 발생할 수 있다. 특히, 수중 통신 채널 환경에서는 지상보다 약 $10^5$ 배의 느린 전파 지연을 가지므로 데이터의 전송 완료 전에 서로의 전파 반경을 벗어날 확률이 지상보다 커서 이로 인한 에너지 낭비가 더 많게 된다. 제안한 mobility-MAC 프로토콜은 수신노드의 위치와 노드의 이동 속도를 고려하여 Dropping Zone을 정의하고 데이터 전송 시도를 제어한다. 데이터 전송시도는 Dropping Zone에서 무조건 데이터 전송을 드롭(drop)을 하는 것이 아니라, 데이터 전송 중 노드가 전파 반경을 이탈할 확률을 예측하여 드롭하는 방법이다. 결과적으로, 조건적 드롭을 통해 잘못된 드롭을 감소시켜 전송지연과 통신수율의 향상을 가져왔고 유효한 데이터 드롭으로 에너지 낭비를 방지하여 에너지 효율도 증가되었다.

• 한국항행학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.65-72
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• 2004

IEEE 802.11a 무선 LAN에서 사용하는 임의 접근 방식은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)에 기반한 DCF(Distributed Coordination Function)방식이다. 그러나, IEEE 802.11는 지수적 백오프 방식을 사용하기 때문에, 충돌이 일어났을 경우 경쟁 윈도우의 크기가 2배로 커진다. 따라서, 패킷 전송 지연 시간이 증가하게 되어, 효율성이 떨어진다. 본 논문에서는 제안된 수정된 백오프 알고리즘 방식을 사용하여 IEEE 802.11 MAC DCF 프로토콜의 TCP 패킷 전송 시간을 분석하였다. 결과로부터, OFDM/QPSK 변조 방식의 패킷 전송에 있어 패킷 전송 시간을 줄이기 위해서 TCP 패킷 크기가 증가해야 한다는 것을 알 수 있었고, 실험 결과로부터 TCP 계층 안 TCP 패킷 크기와 전체 메시지 전송 시간 상관관계에서 TCP 계층의 적당한 패킷 크기를 구할 수가 있었다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제9권6호
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• pp.151-158
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• 2010

환자모니터링과같은 특수목적의 무선센서망에 요구되는 프로토콜과 연관하여 매체접속제어(MAC) 기법을 설계하기 위한 구조를 연구하였다. 의료시스템의 데이터는 엄격한 신뢰성이 요구되며 또한 본질적으로 비균질성의 트래픽 특성을 가지고 있다. 이러한 환경은 특별한 고려사항이 요구되어 미묘한 서비스 품질(QoS) 문제를 야기하게 된다. 의료용 혹은 감시시스템 등의 응용분야에서는 트래픽의 정규성 및 예측성이 어느 정도 보장이되어, 관리노드는 이웃 노드들의 자원을 관리할 수 있는 역할을 할 수 있다. 즉, 관리노드는 주어진 QoS 사양에 따라 충돌없이 타임 슬롯을 할당할 수 있다. 본 연구는 이러한 조건하에서 MAC의 핵심구조를 파악하고, 수퍼프레임 길이와 노드의 수에 따른 에너지 소비량 및 수율을 분석하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.1225-1230
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• 2015

WBAN을 위한 MAC 프로토콜은 의료용 센서 노드의 가변적인 데이터를 효율적으로 처리하기 위해서 응급상황에서 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 재전송으로 인한 전송 지연이 발생할 수 있으며 재전송으로 인한 에너지 낭비를 가져올 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 개선하기 위해서 우선순위 큐잉을 적용한 CSMA/CA 알고리즘의 경우 MAC 명령어 프레임과 데이터 프레임의 우선순위를 정하여 서로 다른 백오프 파라미터를 적용하고 충돌로 인한 프레임 손실을 최소화하는 알고리즘을 제안하였다. 성능평가 결과 제안한 MAC 프로토콜을 사용했을 때가 IEEE 802.15.6을 사용했을때 보다 충돌 확률이 감소하여 패킷 전송 처리율이 증가하고 패킷 손실량이 감소함을 보였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권7호
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• pp.1026-1031
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• 2022

인지무선 에드혹 네트워크 (CRAHN : Cognitive Radio Ad-Hoc Networks)는 무선 서비스의 증가에 따른 주파수 자원부족을 극복할 수 있는 네트워크 기술이다. CRANH에서 주 사용자에 대한 간섭을 회피하기 위해 유휴채널을 확인하는 채널센싱이 필요하며, 주 사용자 출현시 빠른 유휴 채널선택을 통해 핸드오버로 인한 시간지연을 최소화 해야한다. 본 연구에서는 강화학습을 이용하여 CRANH에서 부 사용자의 채널 센싱의 대상을 축소하고 유휴채널의 가능성이 높은 채널을 우선적으로 센싱하도록함으로써 전송효율을 개선하였다. 또한 주기적인 센싱을 수행하지 않고 데이터의 전송시점에 채널을 센싱함으로써 센싱시점과 데이터 전송시점간의 차이로 인한 주 사용자와의 충돌가능성을 최소화할 수 있는 멀티채널 매체접근제어(MAC: Medium Access Control) 프로토콜을 제안하고 시뮬레이션을 통해 그 성능을 분석하였다.