• Journal of Communications and Networks
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• 제18권5호
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• pp.784-795
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• 2016

In this paper, we investigate the resource allocation problem in time-varying heterogeneous wireless networks (HetNet) with multi-homing user equipments (UE). The stochastic optimization model is employed to maximize the network utility, which is defined as the difference between the HetNet's throughput and the total energy consumption cost. In harmony with the hierarchical architecture of HetNet, the problem of stochastic optimization of resource allocation is decomposed into two subproblems by the Lyapunov optimization theory, associated with the flow control in transport layer and the power allocation in physical (PHY) layer, respectively. For avoiding the signaling overhead, outdated dynamic information, and scalability issues, the distributed resource allocation method is developed for solving the two subproblems based on the primal-dual decomposition theory. After that, the adaptive resource allocation algorithm is developed to accommodate the timevarying wireless network only according to the current network state information, i.e. the queue state information (QSI) at radio access networks (RAN) and the channel state information (CSI) of RANs-UE links. The tradeoff between network utility and delay is derived, where the increase of delay is approximately linear in V and the increase of network utility is at the speed of 1/V with a control parameter V. Extensive simulations are presented to show the effectiveness of our proposed scheme.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권5호
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• pp.130-138
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• 2009

6LoWPAN(IPv6 Low-power Wireless Personal Area Network)은 IEEE 802.15.4 표준의 MAC 및 PHY 계층을 이용하여 IPv6 패킷을 전송하는 기술이다. IP계층과 MAC계층 사이에 위치한 어뎁테이션 계층에서는 IPv6 패킷을 전송하기 위해 패킷의 단편화와 재조립을 수행한다. IETF 6LoWPAN WG 표준 문서인 RFC4944에서 패킷의 단편화와 재조립에 대하여 정의하고 있다. 본 논문에서는 6LoWPAN에서 패킷의 단편화와 재조립을 효율적으로 관리하는 IRM(Immediate Retransmission Method)과 SRM(Selective Retransmission Method)을 제안한다. IRM은 수신 노드가 하나의 단편패킷을 수신할 때마다 송신 노드에게 Ack 메시지를 전송하지만 SRM은 모든 단편 패킷을 수신한 뒤 Ack 또는 Nak 메시지를 전송한다. 이 때, Nak 메시지는 네트워크상에서 손실 된 단편패킷의 datagram_offset 값을 포함한다. 제안하는 기법의 성능 분석을 위해 C++ 언어를 이용하여 시뮬레이터를 제작하였다. 성능 분석 결과, 제안하는 기법들이 RFC4944 표준의 기법보다 좋은 성능을 보여 준다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.1873-1878
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• 2017

최근 항공기내 전자장비 간의 유선 하네스를 무선 네트워크로 대체하고자 하는 많은 연구가 항공 산업체를 중심으로 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 항공기내 무선 네트워크의 핵심 기반 기술을 검증하고 각 계층 기술을 효율적으로 통합 할 수 있는 이벤트 기반 시뮬레이터(ES-WAIC; Event-Based Simulator for Wireless Avionics Intra-Communications)를 개발하였다. ES-WAIC은 상위의 실시간 제어 응용 개발자와 네트워크 계층 개발자의 코드 가독성을 증대시키기 위하여 개발되었다. 특히, 실질적인 저전력 무선 임베디드 네트워크의 이벤트 기반 언어 방식을 구현하여 임베디드 시스템에 적용 할 수 있는 이식성과 호환성을 증가시켰다. ES-WAIC은 4.4GHz대역에서의 항공기내 무선통신 채널 모델링, PHY, MAC, Network, Application을 포함한 전반전인 계층이 구현되었다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권7호
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• pp.292-299
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• 2013

본 논문에서는 IEEE 802.15.3 Medium Access Control Layer(MAC)와 UWB PHY(Physical Layer)의 기반에서 유/무선 통신이 가능한 동축 케이블 기반의 데이터 전송 시스템을 설계하고 구현하였다. 구현된 시스템은 가정용 동축 케이블(Coaxial Cable)이나 광동축 혼합망(Hybrid Fiber Coax) 기반에서 기가비트(Gigabit) 전송률로 양방향 데이터 전송이 가능하다. 본 동 축케이블 기반의 송수신 시스템은 가정이나 사무실의 $75{\Omega}$ 동축 케이블로 명령, 제어 그리고 데이터가 송수신 된다. 구현된 시스템은 중심 주파수 4GHz에서 1.33GHz의 대역폭으로 동작하며, BPSK를 사용하여 채널 전력의 ${\pm}15dBm$으로 심벌을 송신한다. 개발된 시스템을 일반적인 가정환경 내에서의 실험 조건으로 최대 3개의 CATV RF 분배기를 통해 동작함을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.1214-1219
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• 2010

본 논문은 소프트웨어 라디오 범용 하드웨어인 USRP(Universal Software Radio Peripheral) 보드와 오픈 소스 소프트웨어 라디오 개발 툴킷인 GNU Radio 패키지를 사용하여 저속, 저전력 무선 표준인 IEEE 802.15.4 표준의 물리 계층을 구현하였다. 본 논문에서 구현한 소프트웨어 라디오 시스템은 IEEE 802.15.4 물리 계층 중 868/915 MHz 대역의 BPSK와 OQPSK 변조 방식의 송수신 물리 계층과 2.45 GHz 대역의 OQPSK 변조 방식의 물리 계층을 지원하도록 구현하였다. 또한, 구현된 소프트웨어 라디오의 시스템의 검증을 위해, 각 주파수 대역과 변조 방식을 표준에 정의된 대역 특성, 패킷 구조에 맞추어 설정하고, 송수신 테스트를 수행하였으며, 특히 2.4 GHz 대역은 CC2430 모듈과 Smart RF EV 보드를 이용하여 정상 동작을 확인하였다. 그리고 시스템의 성능은 송신 신호의 PSD 마스크 조건과 수신 상태의 아이 패턴, PER(패킷 에러율) 테스트 결과로 구현한 시스템의 성능을 검증하였다. 그 결과, 구현한 시스템이 IEEE 802.15.4 물리 계층 표준에 부합함을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제27권11C호
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• pp.1164-1170
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• 2002

ACE2000 MPLS시스템에서 MPLS 정합모듈은 ATM 정합모듈과 패킷 포워딩을 수행하는 HFMA(High performance Forwarding Engine and VC Merging board Assembly)모듈로 구성된다. MPLS 정합모듈에서 물리층으로 입력되는 셀은 HFMA의 송신 SAR칩(RSAR)에서 패킷으로 조립된 후 IP룩업 제어기에서 패킷 포워딩을 수행한다. 포워딩된 패킷은 ATM 계층으로 전달되기 위해 수신 SAR칩(TSAR)에서 셀로 다시 세그먼트된 후 ATM 셀 스위치로 전송하기 위해 ALMA(ATM Layer Module Assembly)로 전달된다. MPLS 정합모듈을 ATM 정합보듈로 이용할 때, ALMA는 직접 물리층 보드와 UTOPIA Leve12 인터페이스로 연결되며, 이때 ALMA는 Master Mode로 동작하게 된다 또한 MPLS 정합모듈에서 HFMA TSAR도 Master Mode로 동작하게 된다. 따라서 2개의 Master 모드 사이에서 인터페이스 역할을 수행할 수 있는 Slave 모드의 UTOPIA-L2 Controller가 요구된다. 본 논문에서는 Multi-Ports를 지원할 수 있는 UTOPIA-L2 Controller의 구조 및 셀 제어방법에 대해 고찰해본다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권12호
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• pp.2957-2986
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• 2013

The traditional approach of fixed spectrum allocation to licensed networks has resulted in spectrum underutilisation. Cognitive radio technology is envisioned as a promising solution that can be used to resolve the ineffectiveness of the fixed spectrum allocation policy by accessing the underutilised spectrum of existing technologies opportunistically. The implementation of cognitive radio networks (CRNs) faces distinct challenges due to the fact that two systems (i.e., cognitive radio (CR) and primary users (PUs)) with conflicting interests interact with each other. Specially, in self-organised systems such as ad-hoc CRNs (AHCRNs), the coordination of spectrum access introduces challenges to researchers due to rapid utilisation changes in the available spectrum, as well as the multi-hop nature of ad-hoc networks, which creates additional challenges in the analysis of resource allocation (e.g., power control, channel and rate allocation). Instead, game theory has been adopted as a powerful mathematical tool in analysing and modelling the interaction processes of AHCRNs. In this survey, we first review the most fundamental concepts and architectures of CRNs and AHCRNs. We then introduce the concepts of game theory, utility function, Nash equilibrium and pricing techniques. Finally, we survey the recent literature on the game theoretic analysis of AHCRNs, highlighting its applicability to the physical layer PHY, the MAC layer and the network layer.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권4호
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• pp.684-702
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• 2011

This paper proposes a TDMA-based multichannel medium access control (MAC) protocol for QoS provisioning in mobile ad hoc networks (MANETs) that enables nodes to transmit their packets in distributed channels. The IEEE 802.11 standard supports multichannel operation at the physical (PHY) layer but its MAC protocol is designed only for a single channel. The single channel MAC protocol does not work well in multichannel environment because of the multichannel hidden terminal problem. Our proposed protocol enables nodes to utilize multiple channels by switching channels dynamically, thus increasing network throughput. Although each node of this protocol is equipped with only a single transceiver but it solves the multichannel hidden terminal problem using temporal synchronization. The proposed energy efficient multichannel MAC (EM-MAC) protocol takes the advantage of both multiple channels and TDMA, and achieves aggressive power savings by allowing nodes that are not involved in communications to go into power saving "sleep mode". We consider the problem of providing QoS guarantee to nodes as well as to maintain the most efficient use of scarce bandwidth resources. Our scheme improves network throughput and lifetime significantly, especially when the network is highly congested. The simulation results show that our proposed scheme successfully exploits multiple channels and significantly improves network performance by providing QoS guarantee in MANETs.

• 한국항행학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.97-103
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• 2009

본 논문에서는 IEEE 802.15.3 그룹에서 표준화한 HDR -WPAN의 PHY 기술에 대한 구조와 세부 표준 규격을 분석하고, 송 수신부를 설계하여 성능을 분석하였다. 송신부 설계시 전송률에 따라 모드 선택이 가능한 QPSK, DQPSK, 16/32/64QAM-TCM 변조가 모두 가능하도록 설계하였고, 수신부는 DQPSK와 TCM 복호 알고리즘 구현에 중점을 두었다. VHDL을 이용하여 송수신 모뎀을 설계한 후, 실제 보드에 이식하여 MATLAB과 VHDL 시뮬레이터를 이용하여 성능 검증을 위한 연동 실험을 수행하였다. 성능분석 결과 SNR 22dB 이상에서 에러 없는 송수신이 가능함을 확인 하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제9권12호
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• pp.1359-1364
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• 2014

IEEE 802.11p는 차량통신 시스템의 대표적인 물리계층 및 매체접근제어계층 표준이다. IEEE 802.11p를 기반으로 한 통신시스템의 일대일 통신성능은 링크접속시간, 오류율, 전송용량 (throughput), 등의 다양한 형태로 측정되었다. 본 논문에서는 IEEE 802.11p기반 통신시스템을 이용하여 대용량으로 신호 전송 시 성능을 측정한다. 일대일 통신을 포함하여 최대 32개의 통신시스템을 사용하여 데이터를 전송하였을 경우에 대한 성능을 측정한다. 전송방식은 브로드캐스트와 유니캐스트 두 가지 경우에 대해 고려하며, 통신시스템의 성능은 수신율 및 전송용량을 이용하여 나타낸다.