• Journal of Communications and Networks
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• 제11권5호
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• pp.518-528
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• 2009

IEEE 802.11 wireless local area network (WLAN) has become the prevailing solution for wireless Internet access while transport control protocol (TCP) is the dominant transport-layer protocol in the Internet. It is known that, in an infrastructure-based WLAN with multiple stations carrying long-lived TCP flows, the number of TCP stations that are actively contending to access the wireless channel remains very small. Hence, the aggregate TCP throughput is basically independent of the total number of TCP stations. This phenomenon is due to the closed-loop nature of TCP flow control and the bottleneck downlink (i.e., access point-to-station) transmissions in infrastructure-based WLANs. In this paper, we develop a comprehensive analytical model to study TCP dynamics in infrastructure-based 802.11 WLANs. We calculate the average number of active TCP stations and the aggregate TCP throughput using our model for given total number of TCP stations and the maximum TCP receive window size. We find out that the default minimum contention window sizes specified in the standards (i.e., 31 and 15 for 802.11b and 802.11a, respectively) are not optimal in terms of TCP throughput maximization. Via ns-2 simulation, we verify the correctness of our analytical model and study the effects of some of the simplifying assumptions employed in the model. Simulation results show that our model is reasonably accurate, particularly when the wireline delay is small and/or the packet loss rate is low.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제6권4호
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• pp.15-19
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• 2020

본 논문은 IEEE 802.11 WLAN 환경에서 최적의 CW(Contention Window) 값을 구하고 해당 값을 네트워크 내의 모든 단말들 및 새롭게 접속할 단말들과 공유하는 방법을 제안하고자 한다. IEEE 802.11 WLAN의 기본 MAC(Medium Access Control) 방식은 DCF(Distributed Coordination Function)를 지원하는데, DCF는 단말의 데이터 전송 성공 여부에 따라 실패 시 CW를 2배로 증가시키고, 성공 시 CW를 초기값으로 초기화시키는 동작을 반복한다. 하지만 이러한 기존의 DCF CW 조정 방식은 하드웨어 칩셋 또는 표준에 정의되어 있는 고정된 CW 초기값을 이용해서 동작하기 때문에 네트워크 상황 및 단말의 수에 따른 동적인 변경을 고려하지 않았다. 이를 해결하기 위해 최적의 CW 값을 구하는 연구들이 진행되었지만 기존 연구들은 최적의 CW 값에 대한 단말들의 동기화 과정을 고려하지 못하였고 이는 성능 저하를 발생시킬 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 네트워크 상황 및 단말의 수를 고려하여 최적의 CW 값을 구하고, 해당 값을 단말들과 동기화 시키는 방안을 제시하고자 한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 가을 학술발표논문집 Vol.32 No.2 (1)
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• pp.418-420
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• 2005

IEEE 802.11 에서 현재까지 많이 연구되어진 주제는 노드들 간의 공평성(fairness)에 중점을 두거나 처리율(throughput)을 높이는데 초점을 맞추어 진 것들이었다. 전체 처리율을 높이는데 AP의 백오프 방식에 관련해서는 노드들 간에 관한 연구에 비하여 비교적 연구가 적은편이다. 현재 AP와 노드들은 충돌이 발생하면 BEB(Binary Exponential backoff) 방식으로 셋팅되어 사용하고 있기 때문에 1:N의 불공평한(unfairness) 상황이 발생한다. 하향링크(downlink)가 대부분인 환경에서 AP가 다른 노드들과 같은 채널 접근확률을 가진다는 것은 바람직하지 않다. 따라서 AP가 노드들보다 우선권(priority)을 높여서 처리율을 높이는 방안이 필요하다. 그래서 본 논문에서는 AP의 백오프 방식 및 CW(Contention Window)가 변화하는데 따라서 전체 처리율에 어떤 영향을 끼치는가와 노드 수에 따른 AP의 적절한 전략 과 백오프 CW값을 분석해 보았다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.1386-1390
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• 2011

IEEE 802.11 MAC은 노드들간에 매체 접근을 제어하기 위해 DCF를 사용한다. 하지만 DCF 자체로는 실시간 데이터 전송에 필요한 QoS 요구사항을 만족시킬 수 없다. 이를 보완하기 위해 802.11 MAC에서 제공되는 DCF 기능을 수정하여 QoS를 제공하는 다양한 기법들이 나왔다. 본 논문에서는 DCF 기능을 향상시키기 위해 (m,k)-firm 기법을 이용하면서 IEEE 802.11에 근거한 (m,k)-collision 기법을 제시했다. 제시된 기법은 노드에서 발생되는 충돌 횟수에 따라 서로 다른 CW 값을 할당한다. 시뮬레이션 결과 제시된 기법이 DCF의 처리율 향상에 도움을 주고 있다는 것을 보여준다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권10호
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• pp.3458-3474
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• 2014

The performance of IEEE 802.11e enhanced distributed channel access (EDCA) is influenced by several interactive parameters that make quality of service (QoS) control complex and difficult. In EDCA, the most critical performance influencing parameters are the arbitration interframe space (AIFS) and contention window size (CW) of each access category (AC). The objective of this paper is to provide a scheme for parameter control such that the throughput per station as well as the overall system throughput of the network is maximized and controllable. For this purpose, a simple and accurate analytical model describing the throughput behavior of EDCA networks is presented in this paper. Based on this model, the paper further provides a scheme in which a Pareto optimal system configuration is obtained via an appropriate CW control for a given AIFS value, which is a different approach compared to relevant papers in the literature that deal with CW control only. The simulation results confirm the effectiveness of the proposed method which shows significant performance improvements compared to other existing algorithms.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2007년도 추계 종합학술대회 논문집
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• pp.611-614
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• 2007

IEEE 802.11e의 EDCF(Enhanced Distributed Coordination Function)는 무선 랜에서의 QoS(Quality of Service)를 지원하기 위해 표준화되었다. EDCF는 경쟁 기반 채널 접근 방식으로 기존의 DCF(Distributed Coordination Function)를 강화한 매체 접근 프로토콜로서 차별화된 AC(Access Category)를 가지고 있다. 본 논문에서는 IEEE 802.11e 네트워크에서 QoS에 영향을 미치는 파라미터인 AIFS(Arbitration Inter Frame Space), CWmax(Max Contention Window) 값을 변화함으로써 각 파라미터가 네트워크 성능에 미치는 영향을 평가하였다. 시뮬레이션 수행은 NS-2 (Network Simulator-2)를 이용하였으며, 성능 파라미터의 변화에 따른 네트워크 성능의 변화를 검증하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 춘계학술대회
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• pp.796-798
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• 2011

IEEE 802.11 MAC은 노드들간에 매체 접근을 제어하기 위해 DCF를 사용한다. 하지만 DCF 자체로는 실시간 데이터 전송에 필요한 QoS 요구사항을 만족시킬 수 없다. 이를 보완하기 위해 802.11 MAC에서 제공되는 DCF 기능을 수정하여 QoS를 제공하는 다양한 기법들이 나왔다. 본 논문에서는 DCF 기능을 향상시키기 위해 (m,k)-firm 기법을 이용하면서 IEEE 802.11에 근거한 (m,k)-collision 기법을 제시했다. 제시된 기법은 노드에서 발생되는 충돌 횟수에 따라 서로 다른 CW 값을 할당한다. 시뮬레이션 결과 제시된 기법이 DCF의 처리율 향상에 도움을 주고 있다는 것을 보여준다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권7호
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• pp.3446-3464
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• 2017

Backoff mechanism serves as one of the key technologies in the MAC-layer of wireless mobile networks. The traditional Binary Exponential Backoff (BEB) mechanism in IEEE 802.11 Distributed Coordination Function (DCF) and other existing backoff mechanisms poses several performance issues. For instance, the Contention Window (CW) oscillations occur frequently; a low delay QoS guarantee cannot be provided for real-time transmission, and services with different priorities are not differentiated. For these problems, we present a novel Multi-Priority service differentiated and Adaptive Backoff (MPAB) algorithm over IEEE 802.11 DCF for wireless mobile networks in this paper. In this algorithm, the backoff stage is chosen adaptively according to the channel status and traffic priority, and the forwarding and receding transition probability between the adjacent backoff stages for different priority traffic can be controlled and adjusted for demands at any time. We further employ the 2-dimensional Markov chain model to analyze the algorithm, and derive the analytical expressions of the saturation throughput and average medium access delay. Both the accuracy of the expressions and the algorithm performance are verified through simulations. The results show that the performance of the MPAB algorithm can offer a higher throughput and lower delay than the BEB algorithm.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제31권2호
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• pp.217-223
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• 2004

본 논문은 무선 LAN(Local Area Network) 상에서 단말간에 전송되는 트래픽의 처리율을 향상하기 위한 새로운 백오프 방식을 제안한다. 제안된 백오프 방식은 사용 중인 서비스 영역의 정보 중 하나인 단말의 수를 이용하여 충돌이 증가함에 따라 경쟁 윈도우를 변화시켜 백오프 절차를 수행한다. 본 논문에서는 제안된 백오프 방식을 분석하기 위해 마코프 모델을 이용한 수학적 분석으로 기존의 IEEE 802.l1e 백오프 방식과 비교 분석한다. 수치적 결과에서 제안된 백오프 방식이 처리율에서 기존의 백오프 방식보다 성능이 우수함을 보여준다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.151-164
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• 2006

CSMA/CA 프로토콜에 기반을 둔 DCF를 사용하여 공유 전송 매체 접근을 제어하는 IEEE 802.11 프로토콜은 현재 가장 많이 사용되고 있는 무선랜 표준이다. 이 논문에서는 802.11 기반 무선랜에서 서로 다른 특성을 가지는 두 가지 유형의 데이터에 대하여 백오프 윈도우 사이즈와 재전송 메카니즘을 달리하는 서비스 차별화를 제안하고 유한 트래픽 조건 아래서 스테이션의 상태에 대한 마코프 모형을 제시한 후, 전송 확률을 구하는 알고리즘과 채널 전송처리율을 유도한다. 또한 다양한 시스템 설정 하에서 시뮬레이션을 통한 모형 검증과 성능 평가를 실시한다.