• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2004년도 ICEIC The International Conference on Electronics Informations and Communications
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• pp.317-320
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• 2004

The exponential back-off algorithm doubles the back-off size after each collision without considering network traffic status, which causes degradation of system performance. In this paper, we propose a linear random back-off mechanism which dynamically selects the back-off window size based on the channel status which includes the number of active stations and collisions to significantly increase the protocol capacity. We present an analytical model for the saturated throughput of our linear random back-off algorithm. Simulation results show that performance can be substantially enhanced if binary exponential back-off algorithm is replaced by a linear back- off algorithm.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 I
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• pp.49-52
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• 2003

IEEE 802.11 MAC uses a distributed coordination function (DCF) known as carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA) for medium access. Random back-off algorithm helps to avoid the collision. This paper proposes virtual back-off and modified back-off algorithm for reduce a waiting time by back-off and reduce the collision. The modified DCF is consisted of these two algorithms. We expect to reduce the average waiting time of each transmission by using the modified DCF algorithm.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2004년도 ICEIC The International Conference on Electronics Informations and Communications
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• pp.310-312
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• 2004

Binary Exponential Back-off (BEB) scheme is widely adopted in both wire and wireless networks for collision resolution. The BEB suffers from several performance drawbacks including long packet delay and low utilization since it doubles the back-off size after each collision. In addition, operation of the BEB algorithm may lead to the last-come-first-serve result among competing users and the BEB is further unstable for every arrival rate greater than 0 due to its random access property[1,2]. In this paper, we propose a deterministic back-off algorithm to reduce contention interval as much as possible for accessing the channel without collision in the back-off process. Simulation results show that our scheme offers a higher throughput as well as a lower packet transfer delay than the BEB by taking advantage of its lower collision ratio in saturation state.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.581-588
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• 2019

본 논문에서는 슬롯화된 ALOHA 센서 네트워크에서 노드의 전송 공평성을 향상하기 위한 변형된 백오프 알고리즘을 제안한다. 계층화된 네트워크 구조에서 하위 노드들에 의해 전송된 데이터를 종합하여 처리해야하는 경우 하위 특정 노드의 성능 저하는 전체 시스템의 성능 저하를 야기할 수 있다. 따라서 네트워크에 참여하는 모든 노드에게 공평한 전송 성능을 보장하는 것이 중요하다. 제안하는 기법에서는 현재의 전송 결과 뿐 아니라 과거의 전송 결과를 고려하여 노드의 전송 대기 시간을 선정한다. 또한 연속적으로 전송에 실패한 노드에게는 점차 짧은 대기시간을 부여하고 연속적으로 전송한 성공한 노드에게는 점차 긴 대기시간을 부여한다. 이를 통해 전송 공평성을 향상시킨다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법의 성능을 대표적인 백오프 알고리즘인 BEB(binary exponential back-off) 알고리즘과 비교, 분석한다. 실험 결과 제안하는 기법을 적용했을 때 BEB에 비해 전송용량은 다소 저하(최대 5.8%, 최소 2.0%, 평균 3.0%)되지만 공평성은 크게 향상(최대 13.4%, 최소 3.6%, 평균 9.0%)됨을 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.735-742
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• 2016

저속 WPAN은 저속, 저전력, 저비용의 단거리 무선 네트워킹 기술이다. 저속 WPAN에서는 경쟁 기반의 CSMA/CA 알고리즘을 사용하여 디바이스들의 무선 채널 접속을 제어하기 때문에 프레임 전송시 언제라도 충돌이 발생할 수 있으며 이로 인해 네트워크 성능이 심각하게 저하될 수 있다. 본 논문에서는 저속 WPAN의 CSMA/CA 과정에서 프레임 충돌율을 줄이기 위해 네트워크 상황에 따라 백오프 구간을 동적으로 변화시키는 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션 수행 결과, CSMA/CA 과정에서 제안하는 동적 백오프 알고리즘은 백오프 구간을 정적으로 유지했을 경우에 비해 프레임 전달율과 지연 시간 측면에서 안정적이면서도 우수한 성능을 보이는 것을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권5B호
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• pp.247-256
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• 2007

본 논문에서는 무선 센서 네트워크를 위한 위치 정보의 시간차를 이용한 라우팅 프로토콜(Geo-Back)을 제안한다. Geo-Back은 기존의 위치 기반 라우팅 알고리즘과 달리 주기적인 이웃 노드들의 위치 정보 혹은 하나의 홉 내에 있는 이웃 노드들 수의 정보를 이용하지 않고, 오직 소스와 목적지 노드의 위치 정보만을 이용하며, 최적의 back-off 시간 메커니즘을 사용하여 패킷 전송을 결정한다. 빈번한 토폴로지 변화 환경 하에서, 제안하는 Geo-Back 프로토콜은 업데이트를 위한 브로드캐스트 알고리즘을 사용하지 알고 빠르게 목적지까지 전송하기 위한 최적의 다음 홉을 찾을 수 있으며, 분석 결과 밀집 환경의 무선 센서 네트워크에서 확장성과 향상된 성능을 확인 하였다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제11권3호
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• pp.465-482
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• 2015

IEEE 802.11p is a standard MAC protocol for wireless access in vehicular environments (WAVEs). If a packet collision happens when a safety message is sent out, IEEE 802.11p chooses a random back-off counter value in a fixed-size contention window. However, depending on the random choice of back-off counter value, it is still possible that less important messages are sent out first while more important messages are delayed longer until sent out. In this paper, we present a new scheme for safety message scheduling, called the enhanced message priority mechanism (EMPM). It consists of the following two components: the benefit-value algorithm, which calculates the priority of the messages depending on the speed, deceleration, and message lifetime; and the back-off counter selection algorithm, which chooses the non-uniform back-off counter value in order to reduce the collision probability and to enhance the throughput of the highly beneficial messages. Numerical results show that the EMPM can significantly improve the throughput and delay of messages with high benefits when compared with existing MAC protocols. Consequently, the EMPM can provide better QoS support for the more important and urgent messages.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권12호
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• pp.3152-3165
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• 2012

Wireless sensor networks (WSN) often employ asynchronous MAC scheduling, which allows each sensor node to wake up independently without synchronizing with its neighbor nodes. However, this asynchronous scheduling may not deal with collisions due to hidden terminals effectively. Although most of the existing asynchronous protocols exploit a random back-off technique to resolve collisions, the random back-off cannot secure a receiver from potentially repetitive collisions and may lead to a substantial increase in the packet latency. In this paper, we propose a new collision resolution algorithm called Transient Coordinator (TC) for asynchronous WSN MAC protocols. TC resolves a collision on demand by ordering senders' transmissions when a receiver detects a collision. To coordinate the transmission sequence both the receiver and the collided senders perform handshaking to collect the information and to derive a collision-free transmission sequence, which enables each sender to exclusively access the channel. According to the simulation results, our scheme can improve the average per-node throughput by up to 19.4% while it also reduces unnecessary energy consumption due to repetitive collisions by as much as 91.1% compared to the conventional asynchronous MAC protocols. This demonstrates that TC is more efficient in terms of performance, resource utilization, and energy compared to the random back-off scheme in dealing with collisions for asynchronous WSN MAC scheduling.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제40권12호
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• pp.116-124
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• 2003

IEEE 802.11 WLAN(Wireless LAN)은 그 편리함과 효율성으로 인하여 급격히 시장에 보급되었다. 반면에 다양한 멀티미디어 서비스를 위하여 QoS(Qualify of Service)의 지원이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 IEEE 802.11과 IEEE 802.11e의 MAC 방식과 트래픽 카테고리(Traffic Category)별 차별화 서비스를 통한 QoS지원 방식을 살펴본다. 또한, 최근까지 제안된 여러 가지 백 오프 알고리즘을 비교 분석한다. 그 결과 새로운 백 오프 알고리즘인Collision Rate Based-Enhanced Distributed Coordination Function(CRB-EDCF)을 제안한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안된 CRB-EDCF 알고리즘은 Throughput을 향상시키고 QoS를 지원하는 것을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권10호
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• pp.4754-4773
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• 2018

In sensor medium access control (SMAC) protocol, sensor nodes can only access the channel in the scheduling and listening period. However, this fixed working method may generate data latency and high conflict. To solve those problems, scheduling duty in the original SMAC protocol is divided into multiple small scheduling duties (micro duty MD). By applying different micro-dispersed contention channel, sensor nodes can reduce the collision probability of the data and thereby save energy. Based on the given micro-duty, this paper presents an adaptive duty cycle (DC) and back-off algorithm, aiming at detecting the fixed duty cycle in SMAC protocol. According to the given buffer queue length, sensor nodes dynamically change the duty cycle. In the context of low duty cycle and low flow, fair binary exponential back-off (F-BEB) algorithm is applied to reduce data latency. In the context of high duty cycle and high flow, capture avoidance binary exponential back-off (CA-BEB) algorithm is used to further reduce the conflict probability for saving energy consumption. Based on the above two contexts, we propose an improved SMAC protocol, micro duty adaptive SMAC protocol (MDA-SMAC). Comparing the performance between MDA-SMAC protocol and SMAC protocol on the NS-2 simulation platform, the results show that, MDA-SMAC protocol performs better in terms of energy consumption, latency and effective throughput than SMAC protocol, especially in the condition of more crowded network traffic and more sensor nodes.