• Journal of Communications and Networks
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• 제13권1호
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• pp.32-42
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• 2011

Frequency reuse among relay stations (RSs) in a down-link access zone is widely adopted for throughput enhancement in IEEE 802.16j relay networks. Since the areas covered by the RSs or the base station (BS) may overlap, some mobile stations (MSs) at the border between two neighboring transmitting stations (RS or BS) using an identical frequency band may suffer severe interference or outage. This co-channel interference within the cell degrades the quality of service (QoS) fairness among the MSs as well as the system throughput. Exclusive use of a frequency band division (orthogonal resource allocation) among RSs can solve this problem but would cause degradation of the system throughput. We observe a trade-off between system throughput and QoS fairness in the previously reported schemes based on frequency reuse. In this paper, we propose a new frequency reuse scheme that achieves high system throughput with a high fairness level in QoS, positioning our scheme far above the trade-off curve formed by previous schemes. We claim that our scheme is beneficial for applications in which a high QoS level is required even for the MSs at the border. Exploiting the features of a directional antenna in the BS, we create a new zone in the frame structure. In the new zone, the RSs can serve the subordinate MSs at the border and prone to interference. In a 3-RS topology, where the RSs are located at points $120^{\circ}$ apart from one another, the throughput and Jain fairness index are 10.64 Mbps and 0.62, respectively. On the other hand, the throughput for the previously reported overlapped and orthogonal allocation schemes is 8.22 Mbps (fairness: 0.48) and 3.99 Mbps (fairness: 0.80), respectively. For a 6-RS topology, our scheme achieves a throughput of 18.38 Mbps with a fairness of 0.68; however, previous schemes with frequency reuse factors of 1, 2, 3, and 6 achieve a throughput of 15.24 Mbps (fairness: 0.53), 12.42 Mbps (fairness: 0.71),8.84 Mbps (fairness: 0.88), and 4.57 Mbps (fairness: 0.88), respectively.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권9호
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• pp.17-24
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• 2007

본 논문에서는 멀티 홉 OFDMA 시스템에서 relay간 무선자원을 효율적으로 재사용하기 위한 방법으로 sub-cell reuse partitioning 기법을 제안한다. 셀 내에서 relay 들에 주파수 자원을 더 많이 재사용을 할수록 사용 가능한 자원이 늘어나 셀 용량을 증가시킬 수 있다. 하지만 이 경우 자원이 재사용되면서 동시에 발생되는 간섭이 많아져 Relay Station(RS) sub-cell edge에서 SINR 성능이 나빠질 수 있으며 결과적으로 fairness 성능을 나쁘게 만들 수 있다. 본 논문에서는 throughput 및 fairness 성능을 모두 좋게 만들기 위해 RS sub-cell을 내부와 외부로 나누어 내부에서는 재사용을 더 많이 하고, 외부에서는 재사용을 덜 적용하는 sub-cell reuse partitioning 기법을 제안하였다. 제안한 기법의 성능을 분석하기 위하여 모의실험을 구성하였다. Fairness 분석을 위하여 reuse partitioning과 함께 적용할 수 있는 스케줄링 알고리즘도 구현하였다. 도출된 성능 결과를 분석하여 sub-cell reuse partitioning 기법을 적용하여 throughput 성능과 fairness 성능을 함께 개선할 수 있음을 확인하였다. 특히, 스케줄링을 fairness 성능을 개선하는 방향으로 적용할 때, sub-cell reuse partitioning 기법을 적용하여 얻어지는 throughput 성능의 개선 효과가 더 크게 됨을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권2A호
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• pp.121-127
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• 2010

이 논문에서는 다중 사용자 무선통신 환경에서 전송률-형평성 트레이드오프를 임의로 제어할 수 있는 계산이 효율적인 전송률-형평성 제어 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 제안되는 스케줄링 기준은 최대의 전송률 합을 추구하는 스케줄링 기준과 최대의 형평성을 추구하는 스케줄링 기준을 제어 인자에 따라 전송률과 형평성을 조정할 수 있도록 선형적으로 결합한다. 이때, 선형 결합을 통한 전송률-형평성 트레이드오프 제어를 위하여 스케줄링 기준의 단위와 최적화 방향을 일치시키는 것이 필요하다. 제안된 알고리즘은 이러한 조건들을 만족시키기 위하여 순시 전송률과 평균 제공 전송률을 스케줄링 기준으로 결정하고, 이들을 제어 인자를 사용하여 최적화 방향이 일치하도록 선형적으로 결합하여 제어 인자 값에 따라 다양한 전송률형평성 성능을 제공할 수 있도록 한다. 추가적인 계산 간소화를 위하여 순시 전송률에 대한 높은 SNR (signal-to-noise ratio) 근사화 관계를 이용한다. 모의 실험을 통하여 독립적인 레일리 페이딩 다중 사용자 채널에서 제안된 스케줄링 알고리즘에 대하여 제어 인자 값에 따른 전송률과 형평성 성능을 분석하였고, 순시 전송률의 높은 SNR 근사화 관계를 이용한 성능 분석도 이루어졌다. 모의실험 결과, 제안된 스케줄링 알고리즘은 최대 전송률을 추구하는 스케줄링과 최대 형평성을 추구하는 스케줄링 사이에서 전송률-형평성 성능을 임의로 조절할 수 있음을 확인할 수 있었고, 근사화 결과도 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제9권4호
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• pp.402-407
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• 2007

The network throughput is an important performance criteria for the packet ring networks. Since maximizing the network throughput can lead to severe bias in bandwidth allocation among all flows, fairness should be imposed to prevent bandwidth starvation. The challenge here, therefore, is the joint optimization of the network throughput and fairness. In this paper, we present the optimal bandwidth assignment scheme to decompose this optimization problem into two tasks, one for finding fair bandwidth assignment and the other for finding the optimal routing. The network throughput is maximized under the fairness constraints when these tasks are performed iteratively.

• ETRI Journal
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• 제40권5호
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• pp.624-633
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• 2018

Fair bandwidth allocation (FBA) has been studied in optical burst switching (OBS) networks, with the main idea being to map the max-min fairness in traditional IP networks to the fair-loss probability in OBS networks. This approach has proven to be fair in terms of the bandwidth allocation for differential connections, but the use of the ErlangB formula to calculate the theoretical loss probability has made this approach applicable only to Poisson flows. Furthermore, it is necessary to have a reasonable fairness measure to evaluate FBA models. This article proposes an approach involving throughput-based-FBA, called TFBA, and recommends a new fairness measure that is based on the ratio of the actual throughput to the allocated bandwidth. An analytical model for the performance of the output link with TFBA is also proposed.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권7B호
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• pp.642-651
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• 2006

에드흑 네트워크에서 패킷 스케줄링 기법들은 대부분 처리량에 기반한 공정성 (throughput-based fairness)를 제공한다. 처리량 기반 공정성을 제공하기 위해 기본적으로 가정하는 것은 채널 용량이 고정되어 있다는 것이다. 그러나 DCF(Distributed Coordination Function)를 제공하여 에드혹 네트워크를 구성하는데 대중적인 방법으로 사용하는 IEEE 802.11b와 802.11g는 채널 상태에 따라 다양한 데이터률을 적용할 수 있기 때문에, 채널 용량이 고정되어 있다는 가정은 실제 환경에서 적합하지 않다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 디중 데이터률을 고려하기 위한 플로우별 시간 기반 공정성 (time-based fairness)를 정의하고, 정의한 시간 기반 공정성를 달성하는 패킷 스케쥴링 기법(MRADPS: Multi-Rate Aware Distributed Packet Scheduling)을 제안한다. 시뮬레이션 결과는 MRADPS가 정의한 시간 기반 공정성을 달성하면서 다중 데이터률을 제공하는 에드흑 네트워크의 전체 처리량을 크게 향상시키는 것을 보여준다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제9권3호
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• pp.124-129
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• 2009

Although the maximum sum-rate capacity of multiple-input multiple output(MIMO) broadcast channels(BCs) can be achieved by dirty-paper coding(DPC), the results were obtained without fairness considerations in uncorrelated MIMO channels. In this paper, we propose new multiuser scheduling algorithms, which find a best user set for approaching the maximum sum-rate capacity while maintaining fairness among users. We analyze the performance of the proposed algorithms using zero-forcing dirty paper coding(ZF-DPC) in the correlated MIMO BCs for throughput and delay fairness, respectively. Numerical results demonstrate that a large time window can reduce the average throughput difference between users, but it increases head-of-line(HOL) delay jitters in the case of delay fairness.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제12권4호
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• pp.55-62
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• 2023

Slotted-Aloha (S-Aloha) has been widely employed in random access networks owing to its simple implementation in a distributed manner. To enhance the throughput performance of the S-Aloha, connection-based slotted-Aloha (CS-Aloha) has been proposed in recent years. The fundamental principle of the CS-Aloha is to establish a connection with a short-sized request packet before transmitting data packets. Subsequently, the connected node transmits long-sized data packets in a batch of size M. This approach efficiently reduces collisions, resulting in improved throughput compared to the S-Aloha, particularly for a large M. In this paper, we address the short-term fairness of the CS-Aloha, as quantified by Jain's fairness index. Specifically, we evaluate how equitably the CS-Aloha allocatestime slots to all nodes in the network within a finite time interval. Through simulation studies, we identify the impact of system parameters on the short-term fairness of the CS-Aloha and propose an optimal transmission probability to support short-term fairness.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제6권5호
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• pp.842-848
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• 2003

ATM 망에서 GFR 서비스는 TCP/IP에 기초를 둔 비실시간 트래픽을 지원하기 위해 고안되었다. GFR 서비스에 있어서 서비스 품질보장을 만족시키기 위한 중요한 요소 중의 하나는 버퍼관리이다 즉, ATM 스위치에서 untagged된 셀에 대해 MCR(Minimum Cell Rate)을 보장하기 위해서는 효율적인 버퍼관리가 필요하다. 본 논문에서는 GFR서비스에서 비실시간트래픽에 대한 효율적인 트래픽제어를 통하여 공평성과 수율을 향상시킬 수 있는 버퍼관리 기법을 제안하였다. 제안된 알고리즘의 성능을 평가하기 위하여 시뮬레이션을 통하여 공평성과 수율을 기존의 기법과 비교하였다. 시뮬레이션 결과 제안된 기법이 기존의 기법보다 공평성과 수율면에서 향상되었음을 확인 할 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권11호
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• pp.5455-5475
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• 2016

In this article, we model the distributed relay assignment network as a many-to-one matching market with peer effects. We discuss two scenarios for throughput optimization of relay networks: the scenario of aggregate throughput optimization and the scenario of fairness performance optimization. For the first scenario, we propose a Mutual Benefit-based Deferred Acceptance (MBDA) algorithm to increase the aggregate network throughput. For the second scenario, instead of using the alternative matching scheme, a non-substitution matching algorithm (NSA) is designed to solve the fairness problem. The NSA improves the fairness performance. We prove that both two algorithms converge to a globally stable matching, and discuss the practical implementation. Simulation results show that the performance of MBDA algorithm outperforms existing schemes and is almost the same with the optimal solution in terms of aggregate throughput. Meanwhile, the proposed NSA improves fairness as the scale of the relay network expands.