Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.43
no.9
s.351
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pp.165-174
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2006
In this paper, we propose a new contention window control algorithm to increase TCP performance in wireless multi-hop networks. The new contention window control algorithm is suggested to reduce the hidden and exposed terminal problems of wireless multi-hop networks. Most of packet drops in wireless multi-hop networks results from hidden and exposed terminal problems, not from collisions. However, in normal DCF algorithm a failed user increases its contention window exponentially, thus it reduces the success probability of fined nodes. This phenomenon causes burst data transmissions in a particular node that already was successful in packet transmission, because the success probability increases due to short contention window. However, other nodes that fail to transmit packet data until maximum retransmission attempts try to set up new routing path configuration in network layer, which cause TCP performance degradation and restrain seamless data transmission. To solve these problems, the proposed algorithm increases the number of back-of retransmissions to increase the success probability of MAC transmission, and fixes the contention window at a predetermined value. By using ns-2 simulation for the chain and grid topology, we show that the proposed algorithm enhances the TCP performance.
Proceedings of the Korean Operations and Management Science Society Conference
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2007.11a
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pp.330-340
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2007
IEEE 802.11 wireless LANs employ the backoff algorithm to avoid contentions among STAs when two or more STAs attempt to transmit their data frames simultaneously. The MAC efficiency can be improved if the CW values are adaptively changed according to the channel state of IEEE 802.11 wireless LANs. In this paper, we propose a dynamic contention window control algorithm using the genetic algorithm to improve the MAC throughput of IEEE 802.11 wireless LANs.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.47
no.6
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pp.28-39
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2010
The study aims at offering a solution to the problems of transmission delay and data throughput decrease as the number of contending On-Board Units (OBU) increases by applying CSMA medium access control protocol based upon IEEE 802.11p. In a competition-based medium, contention probability becomes high as OBU increases. In order to improve the performance of this medium access layer, the author proposes EDCA which a adaptive adjustment of the Contention Windows (CW) considering traffic density and data type. EDCA applies fixed values of Minimum Contention Window (CWmin) and Maximum Contention Window (CWmax) for each of four kinds of Access Categories (AC) for channel-specific service differentiation. EDCA does not guarantee the channel-specific features and network state whereas it guarantees inter-AC differentiation by classifying into traffic features. Thus it is not possible to actively respond to a contention caused by network congestion occurring in a short moment in channel. As a solution, CWminAS(CWmin Adaptation Scheme) and ACATICT(Adaptive Contention window Adjustment Technique based on Individual Class Traffic) are proposed as active CW control techniques. In previous researches, the contention probabilities for each value of AC were not examined or a single channel based AC value was considered. And the channel-specific demands of IEEE 802.11p and the corresponding contention probabilities were not reflected in the studies. The study considers the collision number of a previous service section and the current network congestion proposes a dynamic control technique ACCW(Adaptive Control of Contention windows in considering the WAVE situation) for CW of the next channel.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.32
no.3
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pp.10-19
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2009
Wireless LAN systems have been widely implemented for supporting the wireless internet services especially in the hotspot areas such as hospitals, homes, conference rooms, and so on. Compared with wired LAN systems, wireless LAN systems have the advantages of the users' mobility support and low implementation and maintenance costs. IEEE 802.11 wireless LAN systems employ the backoff algorithm to avoid contentions among STAs when two or more STAs attempt to transmit their data frames simultaneously. The MAC efficiency can be improved if the CW values are adaptively changed according to the channel state of IEEE 802.11 wireless LANs. In this paper, a dynamic contention window control algorithm is proposed using the genetic algorithm to improve the MAC throughput of IEEE 802.11 wireless LANs.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.4
no.5
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pp.896-909
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2010
IEEE 802.11 medium access control (MAC) employs the distributed coordination function (DCF) as the fundamental medium access function. DCF operates with binary exponential backoff (BEB) in order to avoid frame collisions. However it may waste wireless resources because collisions occur when multiple stations are contending for frame transmissions. In order to solve this problem, a binary negative-exponential backoff (BNEB) algorithm has been proposed that uses the maximum contention window size whenever a collision occurs. However, when the number of contending stations is small, the performance of BNEB is degraded due to the unnecessarily long backoff time. In this paper, we propose the adaptive BNEB (A-BNEB) algorithm to maximize the throughput regardless of the number of contending stations. A-BNEB estimates the number of contending stations and uses this value to adjust the maximum contention window size. Simulation results show that A-BNEB significantly improves the performance of IEEE 802.11 DCF and can maintain a high throughput irrespective of the number of contending stations.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.33
no.5B
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pp.318-325
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2008
HomePlug AV(HPAV) is the standard for distribution of Audio/video content as well as data within the home by using the power line. It uses a hybrid access mechanism that combines TDMA with CSMA/CA for MAC technology. The CSMA/CA protocol in HPAV has two main control blobs that can be used for access control: contention window(CW) size and deferral counter(DC). In this paper, we extensively investigate the impacts of CW and DC on performance through simulations, and propose an adaptive mechanism that adjusts the CW size to enhance the throughput in HPAV MAC. We find that the CW size is more influential on performance than the DC. Therefore, to make controlling the network easier, our proposal uses a default value of DC and adjusts the CW size. Our scheme simply increases or decreases the CW size if the network is too busy or too idle, respectively, We compare the performance of our proposal with those of the standard and other competitive schemes in terms of throughput and fairness. Our simulation and analysis results show that our adaptive CW mechanism performs very well under various scenarios.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.8
no.4
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pp.35-42
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2008
Since Bianchi's 2-D Markov Chain Model considers collision problem only in ideal channel condition, it does not reflect real channel impaired by fading, interference, and noise. Distributed Coordination Function(DCF) doubles its contention window(CW) when transmission fails regardless of collision or transmission error. Increase of CW caused by transmission error degrade throughput and increase the delay. In this paper, we present quantitative analysis of the impact of the parameters such as contention window size(CW), transmission probability for a given time slot(${\Im}$), transmission failure probability($p_f$), on the system performance and provide a method how to decrease the initial CW to achieve equivalent performance.
The MAC of IEEE 802.11 WLAN to control data transmission uses two control methods called DCF and PCF. The DCF uses BEB backoff algorithm based on CSMA/CA. The BEB backoff algorithm shows excellent performance relatively in situation that competition between stations is less, but its performance is decreases as the competition increases. This paper proposes and analyses mathematically an enhanced backoff algorithm. To reduce the collision probability, the proposed algorithm increases the contention window to maximum after collision and decreases the contention window smoothly after successful transmission. To prove efficiency of proposed algorithm, simulations are conducted and analyzed.
we present more efficient method of a medium access for real-time ubiquitous sensor networks. Proposed MAC protocol is like the randomized CSMA/CA protocol, but unlike previous legacy protocols, it does not use a time-varying contention window from which a node randomly picks a transmission slot. To reduce the latency for the delivery of event reports from sensor nodes, we carefully decide to select a fixed-size contention window with non-uniform probability distribution of transmitting in each slot. We show that the proposed method can offer up to several times latency reduction compared to legacy of IEEE 802.11 as the size of the sensor network scales up to 256 nodes using a widely-used network simulation package, NS-2. We finally show that proposed MAC scheme comes close to meet bounds on the best latency being achieved by a decentralized CSMA-based MAC protocol for real-time ubiquitous sensor networks which is sensitive to latency.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.3
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pp.1035-1048
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2023
The IEEE 802.11 WLAN adopts a random backoff algorithm for its collision avoidance mechanism, and it is well known that the contention-based algorithm may suffer from performance degradation especially in congested networks. In this paper, we design an efficient backoff algorithm that utilizes a reinforcement learning method to determine optimal values of backoffs. The mobile nodes share a common contention window (CW) in our scheme, and using a Q-learning algorithm, they can avoid collisions by finding and implicitly reserving their optimal time slot(s). In addition, we introduce Frame Size Control (FSC) algorithm to minimize the possible degradation of aggregate throughput when the number of nodes exceeds the CW size. Our simulation shows that the proposed backoff algorithm with FSC method outperforms the 802.11 protocol regardless of the traffic conditions, and an analytical modeling proves that our mechanism has a unique operating point that is fair and stable.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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