한국통신학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences)

한국통신학회 (The Korean Institute of Commucations and Information Sciences)
권호 표지

IEEE 802.11 무선랜의 성능 향상을 위한 Binary Negative-Exponential Backoff 알고리즘

Binary Negative-Exponential Backoff Algorithm to Enhance The Performance of IEEE 802.11 WLAN

  • 기형주 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 최승혁 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 정민영 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 이태진 (성균관대학교 정보통신공학부)
  • 발행 : 2006.12.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

DCF에서는 백오프 스테이지(backoff stage), 백오프 카운터(backoff counter), 경쟁 윈도우(contention window)의 세 가지 매개변수를 사용하여 충돌이 발생하면 백오프 스테이지를 하나씩 증가시키고 백오프 카운터를 선택하는 범위인 경쟁 윈도우를 두 배씩 증가시키는 이진 지수적인 백오프(BEB : Binary Exponential Backoff) 방식을 사용하여 전송 프레임간의 충돌 발생 가능성을 줄이고 있다. 그러나 무선 자원을 공유하는 단말의 수가 증가 할수록 충돌 발생 가능성이 증가하여 비효율적으로 자원을 사용하는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 무선 자원을 효율적으로 사용하고 무선 랜의 성능을 향상시키기 위해 충돌발생 시 경쟁 윈도우를 최대로 유지하고 전송 성공 시 경쟁 윈도우를 반으로 줄이는 이진 음지수적인 백오프(BNEB : Binary Negative-Exponential Backoff) 방식을 제안하고 IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b의 세 가지 표준에 대해서 포화상태 및 정상 트래픽 상태에서의 성능 평가를 수행하였다.

IEEE 802.11 has employed distributed coordination function (DCF) adopting carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA). To effectively resolve collisions, DCF uses binary exponential backoff (BEB) algorithm with three parameters, i.e., backoff stage, backoff counter and contention window. If a collision occurs, stations involving in the collision increase their backoff stages by one and double their contention window sizes. However, DCF with BEB wastes wireless resource when there are many contending stations. Therefore, in this paper, to enhance the performance of wireless LAN, we propose binary negative-exponential backoff (BNEB) algorithm which maintains a maximum contention window size during collisions and reduces a contention window size to half after successful transmission of a frame without retransmissions. For IEEE 802.11, 802.11a and 802.11b standards, we also compare the performance of DCF with BEB to that with BNEB.

키워드

참고문헌

  1. IEEE Standard for Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY)Specifications, ISO/IEC 8802-11:1999(E), Aug. 1999
  2. A. Kanjanavapasti, B. Landfeldt, 'An analysis of a modified point coordination function in IEEE 802.11,' in proc. of PMRC 2003, Vol.. 2, pp. 1732 - 1736, Sep. 2003
  3. Y. Xiao, 'Performance analysis of priority schemes for IEEE 802.11 and IEEE 802.11e wireless LANs,' IEEE Trans. Wireless Comm., Vol. 4, No 4, pp. 1506-1515, July 2005 https://doi.org/10.1109/TWC.2005.850328
  4. G. Bianchi, 'IEEE 802.11 saturation throughput analysis,' IEEE Commun. Lett., Vol. 2, No. 12, pp. 318-320, Dec. 1998 https://doi.org/10.1109/4234.736171
  5. G. Bianchi, Performance analysis of the IEEE 802.11 distributed coordination function,' IEEE J. Select. Areas in Commun., Vol. 18, No. 3, pp. 535-547, Mar. 2000 https://doi.org/10.1109/49.840210
  6. Y. Xiao, J. Rosdahl 'Throughput and delay limits of IEEE 802.11,' IEEE Commun. Lett.. Vol. 6, No 8, pp. 355-357, Aug. 2002 https://doi.org/10.1109/LCOMM.2002.802035
  7. Y. Kwon, Y. Fang, and H. Latchman, 'A novel MAC protocol with fast collision resolution for wireless LANs,' in Proc. IEEE INFOCOM'03, Vol. 2, pp. 853-862, Apr. 2003
  8. C. Wang, B. Li, and L. Li, 'A new collision resolution mechanism to enhance the performance of IEEE 802.11 DCF,' IEEE Trans. Veh., Techno., Vol. 53, No. 4, pp. 1235-1243, July 2004 https://doi.org/10.1109/TVT.2004.830951
  9. M. Y. Chung, M.-S. Kim, T.-J. Lee, Y. Lee, 'Performance evaluation of an enhanced GDCF for IEEE 802.11,' IEICE Trans. Commun., Vol. E88-B, No. 10, pp. 4125-4128, Oct. 2005 https://doi.org/10.1093/ietcom/e88-b.10.4125
  10. D. H. Kim, S.-H. Choi, M.-H. Jung, M. Y. Chung, T.-J. Lee, Y. Lee, 'Performance evaluation of an enhanced GDCF under normal traffic condition,' in Proc. of IEEE TENCON'05, pp. 1560-1566, Nov. 2005
  11. P. Chatzimisios, A. C. Boucouvalas, V. Vitsas, 'Effectiveness of RTS/CTS handshake in IEEE 802.11a wireless LANs,' IEEE Electon. Lett., Vol. 40, No. 14, pp. 915-916, July 2004 https://doi.org/10.1049/el:20040510
  12. B. Raffaele, C. Marco, 'IEEE 802.11 Optimal performances: RTS/CTS mechanism vs. basic access,' Personal, indoor and mobile radio commun., the 13th IEEE International symposium on, Vol. 4, Sept. 2002