• Journal of Communications and Networks
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• 제14권2호
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• pp.140-150
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• 2012

In this paper, we investigate the optimal packet scheduling problem in a two-user multiple access communication system, where the transmitters are able to harvest energy from the nature. Under a deterministic system setting, we assume that the energy harvesting times and harvested energy amounts are known before the transmission starts. For the packet arrivals, we assume that packets have already arrived and are ready to be transmitted at the transmitter before the transmission starts. Our goal is to minimize the time by which all packets from both users are delivered to the destination through controlling the transmission powers and transmission rates of both users. We first develop a generalized iterative backward waterfilling algorithm to characterize the maximum departure region of the transmitters for any given deadline T. Then, based on the sequence of maximum departure regions at energy arrival instants, we decompose the transmission completion time minimization problem into convex optimization problems and solve the overall problem efficiently.

• 한국통신학회논문지
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• 제37B권9호
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• pp.734-740
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• 2012

본 논문에서는 인트라세션 네트워크 코딩을 사용하여 멀티레이트 멀티홉 무선 네트워크의 처리율을 향상하기 위한 방법을 제안한다. 멀티레이트는 다양한 전송 속도를 사용하여 전송 속도와 전송 반경에 대하여 다양한 타협점을 가질 수 있어 환경 변화에 따른 성능 변화에 대처할 수 있다. 이러한 멀티레이트 환경에서 인트라세션 네트워크 코딩을 사용할 경우 새로운 전송 속도를 결정하는 방법을 제안한다. 멀티레이트를 사용하는 각 노드에서 인트라세션 네트워크 코딩을 사용하여 유효 전송 속도를 계산하고 가장 높은 유효 전송 속도를 갖는 전송 속도를 선택한다. 선택된 전송 속도를 사용하여 동시 전송 집합을 결정하고 선형계획법을 적용하여 멀티홉 무선 네트워크의 처리율을 계산한다. MATLAB과 lp_solve IDE 프로그램을 이용하여 두 가지 토폴로지에서 성능 평가를 수행하였으며, 제안한 방식의 처리율이 향상되었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.741-753
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• 2008

본 논문에서는 IEEE 802.11a 무선 LAN의 이상적인 채널 환경과 페이딩 채널 환경에서 패킷의 페이로드 크기에 따른 MAC(Medium Access Control) 계층의 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 기반 DCF(Distributed Coordination Function) 처리율을 비교 분석하였다. 이상적인 채널 환경인 경우 에러가 없는 채널을 의미하고, 임의의 전송 주기 동안 패킷을 전송하는 단말이 1개만 존재하며, 다른 단말은 패킷을 수신한 후 응답한다고 가정한다. 페이딩 채널 환경인 경우 채널상에서 비트 에러는 랜덤하게 발생되며, 단말수 n은 고정되고, 각각의 단말은 항상 전송 패킷을 가지고 있는 포화 조건(saturation condition) 하에서 동작된다고 한다. IEEE 802.11a 무선 LAN의 처리율을 구하기 위해 기존 연구에서는 주로 이상적인 채널 환경을 가정하여 최대 처리율을 구하였는데, 실제의 통신 환경은 페이딩 패널이므로 본 연구에서는 $E_b/N_o$를 25 dB, 부 채널에서 직접 수신된 신호와 산란되어 수신된 신호의 전력비 $\xi$는 복합 Rayleigh/Ricean 페이딩을 고려하여 6으로 정하였다. 분석 결과, 이상적인 채널 환경에서의 처리율에 비교하여 페이딩 채널 환경에서의 처리율이 모든 페이로드 크기에서 더 작아진다는 것을 알 수 있으며, 전송율이 증가할수록 이상적인 채널의 최대 처리율에 대한 페이딩 채널의 포화 처리율의 감소 비율이 더 커진다는 것도 알 수 있다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제15권1호
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• pp.77-86
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• 2013

Cognitive radio (CR) has emerged as one of effective methods to enhance the utilization of existing radio spectrum. Main principle of CR is that secondary users (SUs) are allowed to use the spectrum unused by primary users (PUs) without interfering PU's transmissions. In this paper, PUs operate on a slot-by-slot basis and SUs try to exploit the slots unused by PUs. We propose OSA protocols in the single channel and we propose an opportunistic spectrum access (OSA) protocols in the multi-channel cognitive radio networks with one control channel and several licensed channels where a slot is divided into contention phase and transmission phase. A slot is divided into reporting phase, contention phase and transmission phase. The reporting phase plays a role of finding idle channels unused by PUs and the contention phase plays a role of selecting a SU who will send packets in the data transmission phase. One SU is selected by carrier sense multiple access / collision avoidance (CSMA/CA) with request to send / clear to send (RTS/CTS) mechanism on control channel and the SU is allowed to occupy all remaining part of all idle channels during the current slot. For mathematical analysis, first we deal with the single-channel case and we model the proposed OSA media access control (MAC) protocol by three-dimensional discrete time Markov chain (DTMC) whose one-step transition probability matrix has a special structure so as to apply the censored Markov chain method to obtain the steady state distribution.We obtain the throughput and the distribution of access delay. Next we deal with the multi-channel case and obtain the throughput and the distribution of access delay by using results of single-channel case. In numerical results, our mathematical analysis is verified by simulations and we give numerical results on throughput and access delay of the proposed MAC protocol. Finally, we find the maximum allowable number of SUs satisfying the requirements on throughput and access delay.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권8B호
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• pp.699-706
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• 2008

본 논문에서는 다양한 망 환경에서 SCTP 및 TCP 프로토콜의 전송처리율(throughput) 성능을 비교 분석한다. 실험을 위해 리눅스 테스트베드를 구축하고 성능측정 변수로써 MSS(Maximum Segment Size), 전송지연, 패킷 손실률을 고려하였다. 또한, SCTP 세션의 스트림(stream) 수가 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 실험 결과, 동일한 망 환경에서 SCTP는 TCP에 비해 $20%{\sim}50%$ 정도의 높은 처리율을 제공하는데 이는 SCTP의 고유특성인 청크번들링(chunk bundling), 2 MTU로 시작하는 혼잡윈도우, SACK 기반 오류제어 등에서 기인한다. 한편, 패킷 손실이 존재하는 망에서 SCTP는 멀티스트리밍(multi-streaming) 전송을 통해 HoLB(Head-of-Line Blocking) 현상을 효과적으로 방지할 수 있음을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권9호
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• pp.3110-3125
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• 2014

Network coding improves TCP's performance in lossy wireless networks. However, the complex congestion window evolution of network coded TCP (TCP-NC) makes the analysis of end-to-end throughput challenging. This paper analyzes the evolutionary process of TCP-NC against lossy links. An analytic model is established by applying a two-dimensional Markov chain. With maximum window size, end-to-end erasure rate and redundancy parameter as input parameters, the analytic model can reflect window evolution and calculate end-to-end throughput of TCP-NC precisely. The key point of our model is that by the novel definition of the states of Markov chain, both the number of related states and the computation complexity are substantially reduced. Our work helps to understand the factors that affect TCP-NC's performance and lay the foundation of its optimization. Extensive simulations on NS2 show that the analytic model features fairly high accuracy.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제5권6호
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• pp.445-453
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• 2016

Fixed robust routing is attracting attention as routing that achieves high robustness against changes in traffic patterns without conducting traffic measurement and performing dynamic route changes. Fixed robust routing minimizes the worst-case maximum link load by distributing traffic of every source-destination (s-d) router pair onto multiple candidate paths (multipath routing). Multipath routing, however, can result in performance degradation of Transmission Control Protocol (TCP) because of frequent out-of-order packet arrivals. In this paper, we first investigate the influence of multipath routing on TCP performance under fixed robust routing with a simulation using ns-2. The simulation results clarify that TCP throughput greatly degrades with multipath routing. We next propose a candidate path selection method to improve TCP throughput while suppressing the worst-case maximum link load to less than the allowed level under fixed robust routing. The method selects a single candidate path for each of a predetermined ratio of s-d router pairs in order to avoid TCP performance degradation, and it selects multiple candidate paths for each of the other router pairs in order to suppress the worst-case maximum link load. Numerical examples show that, provided the worst-case maximum link load is less than 1.0, our proposed method achieves about six times the TCP throughput as the original fixed robust routing.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권11호
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• pp.4050-4067
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• 2014

In wireless sensor networks, link scheduling is a fundamental problem related to throughput capacity and delay. For a given set of communication requests $L=\{l_1,l_2,{\cdots},l_n\}$, the MLS (maximum link scheduling) problem aims to find the largest possible subset S of Lsuch that the links in S can be scheduled simultaneously. Most of the existing results did not consider bidirectional transmission setting, which is more realistic in wireless sensor networks. In this paper, under physical interference model SINR (signal-to-noise-plus-interference-ratio) and bidirectional transmission model, we propose a constant factor approximation algorithm MLSA (Maximum Link Scheduling Algorithm) for MLS. It is proved that in the same topology setting the capacity under unidirectional transmission model is lager than that under bidirectional transmission model. However, compared with some work under unidirectional transmission model, the capacity of MLSA is improved about 28% to 45%.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권8호
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• pp.1434-1440
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• 2008

전송률 기반의 흐름 제어 및 정체 제어 메커니즘을 사용하는 무선 네트워크에서 양방향 TCP/IP 연결의 성능을 연구한다. 전송률 기반의 흐름 제어를 이용하여 데이터의 흐름을 원활하게 유지함으로써, TCP 윈도우 흐름 제어에서 나타났던 다양한 유형의 버스트 현상을 제거하거나 완화시키는데 논하고, 대기열에서 전송률 제어 채널을 통해 실행되는 동안 버스트 반응에 의해 TCP ACK 압축 문제가 발생한다. 소스 IP 대기열의 주기적인 버스트 반응을 분석하여, 양방향 트래픽으로 인해 쓰루풋 저하됨으로써 향상된 퍼포먼스와 상황에 적용 가능한 쓰루풋 저하 예측을 나타내어 대기열의 최대값을 성능분석 한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.1241-1248
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• 1998

전송 속도가 재생 속도보다 빠른 통신망 환경에서 저장-재생 방식을 이용하여 멀티캐스팅 기회를 동적으로 생성해 멀티미디어 리트리벌 서비스의 효율을 높일 수 있다. 본 논문에서는 멀티캐스트 전송에서의 상이한 수신자 환경을 고려한 멀티캐스트 그룹 스케줄링 방법인 MTS(Maximum Throughput Scheduling) 알고리즘을 제안하였다. 이 방법은 수신자까지의 대역폭을 최대로 이용하는 단대단 전송을 반복하는 방식과 멀티캐스트 전송을 이용하여 서버의 효율을 높이는 방법을 절충한 것으로 서버의 처리율을 높일 수 있도록 가입자들의 수신율에 따라 멀티캐스트 그룹을 부그룹으로 나누어 실제 처리율이 가장 높은 세그먼트를 선택한다. MTS의 성능을 분석하기 위해 시뮬레이션을 통해 대역폭의 상이함을 고려하지 않은 알고리즘인 EDS(Earliest Deadline Scheduling), MMS(Most Multicasting Scheduling)와 비교하였다. MTS 알고리즘은 가입자들의 수신율이 상이할 때 다른 스케줄링 알고리즘에 비해 우수한 성능을 나타내는 것을 발견하였다.