The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.34
no.6A
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pp.506-514
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2009
To minimize energy consumption, most of MAC Protocols in WSNs exploit low duty cycling. Among those, RMAC [4] allows a node to transmit a data packet for multiple hops in a single duty cycle, which is made possible by exploiting a control frame named Pioneer (PION) in setting up the path. In this paper, we present a MAC Protocol called Hop Extended MAC (HE-MAC) that transmits the data packet for more multiple hops in a single duty cycle. It employs an EXP (Explorer) frame to set up the multiple hop transmission, which contains the information of the maximum hop that a packet can be transmitted. With the use of the information in EXP and an internal state of Ready to Receive (RTR), HEMAC extends the relay of the packet beyond the termination of the data period by two more hops compared to RMAC. Along with our proposed adaptive sleeping method, it also reduces power consumption and handles heavy traffic efficiently without experiencing packet inversion observed in RMAC. We analytically obtain the packet delivery latency in HE-MAC and evaluate the performance through ns-2 simulations. Compared to RMAC, HE-MAC achieves 14% less power consumption and 20% less packet delay on average for a random topology of 300 nodes.
Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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2008.05a
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pp.564-568
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2008
In this paper, MAC(Medium Access Control) algorithm for the IEEE 802.11 DCF(Distributed Coordination Function) improving the performance is proposed and analyzed mathematically. The MAC of IEEE 802.11 WLAN to control data transmission uses two control methods called DCF and PCF(Point Coordination Function). The DCF controls the transmission based on CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). The DCF shows excellent performance relatively in situation that competition station is less but has a problem that performance is fallen from throughput and delay viewpoint in situation that competition station is increased. This paper proposes an enhanced DCF algorithm that increases the CW to maximal CW after collision and decreases the CW smoothly after successful transmission in order to reduce the collision probability by utilizing the current status information of WLAN. To prove efficiency of proposed algorithm, a lots of simulations are conducted and analyzed.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.19
no.1
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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.
In cognitive radio networks (CRNs), unlicensed users sense the licensed spectrum bands and opportunistically access them without interfering operations of licensed users. Especially, in ad hoc networks, the MAC layer plays an important role in coordinating unlicensed users access to the spectrum and, thus, a number of MAC protocols have been studied recently. In this paper, we comparatively examine MAC protocols in cognitive radio ad hoc networks (CRAHNs). First, we categorize the protocols on the basis of common control channel (CCC) requirements and further review major implementations for each category. Then, we make a qualitative comparison of the protocols in terms of inherent characteristics and performance.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.28
no.5B
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pp.457-465
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2003
In this paper, we analyze the performances of variable MAC (Medium Access Control) protocols and present an efficient MAC protocol for Ethernet PON (Passive Optical Network). We consider three MAC protocols: static TDMA, dynamic TDMA, and Interleaved polling. Static TDMA assigns an equal amount of bandwidth to all ONUs regardless of the request information but Dynamic TDMA dynamically allocates the bandwidth to each ONU considering its request. Interleaved Polling operates a cycle with variable time period and a polling method for informing a uplink transmission chance to each ONU. This paper theoretically analyzes the available bandwidth for each of three protocols. We also implement the simulation models for them by using OPNET and evaluates the performances under various bursty traffic environments. The results are compared and analyzed in terms of channel utilization and queueing delay.
Kim, Moon;Ye, Hwi-Jin;Roh, Jae-Sung;Cho, Sung-Joon
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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v.9
no.1
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pp.578-582
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2005
This paper describes MAC schemes for QoS enhancement taking into account the traffic characteristics and network states over IEEE 802.11 wireless networks. Our approach uses AR as a Backoff parameter and to slide IFS adaptively for increasing the medium utilization ratio and throughput, and providing fairness. In addition, we evaluate through simulations using NS-2 the performance of proposed MAC scheme and compare it with other MAC schemes.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.48
no.5
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pp.107-116
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2011
In this paper, a traffic adaptive sleep based medium access control (TAS-MAC) protocol for wireless sensor networks (WSNs) is proposed. The protocol aims for WSNs which consist of clustered sensor nodes and is based on TDMA-like schema. It is a typical schedule based mechanism which is adopted in previous protocols such as LEACH and Bit-Map Assisted MAC. The proposed MAC, however, considers unexpected long silent period in which sensor nodes have no data input and events do not happen in monitoring environment. With the simple traffic measurement, the TAS-MAC eliminates scheduling phases consuming energy in previous centralized approaches. A frame structure of the protocol includes three periods, investigation (I), transmission (T), and sleep-period (S). Through the I-period, TAS-MAC aggregates current traffic information from each end node and dynamically decide the length of sleep period to avoid energy waste in long silent period. In spite of the energy efficiency of this approach, the delay of data might increase. Thus, we propose an advanced version of TAS-MAC as well, each node in cluster sends one or more data packets to cluster head during the T-period of a frame. Through simulation, the performance in terms of energy consumption and transmission delay is evaluated. By comparing to BMA-MAC, the results indicate the proposed protocol is more energy efficient with tolerable expense in latency, especially in variable traffic situation.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.34
no.2
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pp.140-150
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2008
Point Coordination Function (PCF) of the IEEE 802.11 protocol providing a centrally-controlled polling-based multiple access to a wireless channel is very efficient in high load conditions. However, its performance degrades with increasing the number of terminals and decreasing the load, because of wastes related to unsuccessful polling attempts. To solve the problem, we propose and study analytically the generic dynamic polling policy using backoff concept. For this aim, we develop Markov models describing the network queues changes, what allows us to estimate such performance measures as the average MAC service time and the average MAC sojourn time, to show the dynamic polling efficiency and to tune optimally the backoff rule.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.15
no.1
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pp.28-36
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2017
The medium access control (MAC) protocol based on dynamic time division multiple access/time division duplex (TDMA/TDD) is responsible for random access control and radio resource allocation in dynamic traffic environments. These functions of random access and resource allocation are very important to prevent wastage of resources and improve MAC performance according to various network conditions. In this paper, we propose new random access and resource allocation schemes to guarantee quality of service (QoS) and provide priority services in a dynamic TDMA/TDD system. First, for the QoS guarantee, we propose an adaptive random access and resource allocation scheme by introducing an access probability. Second, for providing priority service, we propose a priority-based random access and resource allocation scheme by extending the first adaptive scheme in both a centralized and a distributed manner. The analysis and simulation results show that the proposed MAC protocol outperforms the legacy MAC protocol using a simple binary exponential backoff algorithm, and provides good differential performance according to priorities with respect to the throughput and delay.
Ad hoc MAC protocols using directional antennas can be used to improve the network capacity by improving spatial reuse. But, the directional MAC protocols have the problem of deafness and have a poor throughput performance. The dual-channel DMAC protocol has been proposed to mitigate deafness and improve spatial reuse. In this paper, we propose a dual-channel DMAC protocol using the omnidirectional antenna for an out-of-band tone and directional antennas for control/data channels. In the proposed MAC protocol, an omnidirectional out-of-band tone mitigates deafness and directional antennas used in control/data channels improve spatial reuse and reduce interference packets. The throughput performance of the proposed MAC protocol is confirmed by computer simulations using Qualnet ver. 3.8 simulator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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