Abstract
This paper analyzes the fairness and efficiency of channel sharing when heterogeneous wireless networks that have different transmission power and/or coverage coexist with the contention-based channel access protocol. First, we show that the existing CSMA (carrier sensing multiple access) protocol, that is a prevailing contention-based mechanism, results in significant unfairness of channel access because of (1) the asymmetric capability of carrier sensing and (2) the blindness of binary exponential backoff and link adaptation mechanisms to the interference-driven transmission failures. Next, we derive the feasible region of carrier sensing thresholds that assures spatial reuse and fair channel sharing simultaneously. Moreover, we establish an analytical model for per-system throughput and investigate the effect of contention window size and transmission rate on the fairness and efficiency of channel sharing. Finally, we compare the performance of several approaches for fair channel sharing via simulations under various network configurations.
본 논문은 전송 전력과 전송 범위가 서로 다른 이기종 무선 통신망이 경쟁 기반의 채널 접속 프로토콜을 사용하여 공존하는 경우 채널 공유의 형평성과 효율에 관해 분석한다. 먼저, 기존에 널리 사용되는 경쟁 기반의 채널 접속 메커니즘인 CSMA(Carrier Sensing Multiple Access) 프로토콜을 사용하여 채널을 공유하는 경우, 이기종 시스템간의 반송파 감지의 비대칭성과 간섭으로 인한 전송실패를 인지하지 못하는 이진 지수 백오프 메커니즘과 링크 적응 메커니즘에 의해 채널이 불공평하게 공유됨을 밝힌다. 다음으로, 공간 재사용성과 공평한 채널 공유를 동시에 보장할 수 있는 반송파 감지 문턱값의 조건을 유도하고, 통신망의 처리율에 관한 수학적인 모형을 수립하여 경쟁 윈도우와 전송 속도가 채널 공유의 형평성과 효율에 끼치는 영향을 분석한다. 마지막으로, 다양한 환경에서의 모의 실험을 수행하여 공평한 채널 공유를 위한 여러 가지 접근 방법의 채널 공유 성능을 비교한다.
