• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권4호
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• pp.684-702
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• 2011

This paper proposes a TDMA-based multichannel medium access control (MAC) protocol for QoS provisioning in mobile ad hoc networks (MANETs) that enables nodes to transmit their packets in distributed channels. The IEEE 802.11 standard supports multichannel operation at the physical (PHY) layer but its MAC protocol is designed only for a single channel. The single channel MAC protocol does not work well in multichannel environment because of the multichannel hidden terminal problem. Our proposed protocol enables nodes to utilize multiple channels by switching channels dynamically, thus increasing network throughput. Although each node of this protocol is equipped with only a single transceiver but it solves the multichannel hidden terminal problem using temporal synchronization. The proposed energy efficient multichannel MAC (EM-MAC) protocol takes the advantage of both multiple channels and TDMA, and achieves aggressive power savings by allowing nodes that are not involved in communications to go into power saving "sleep mode". We consider the problem of providing QoS guarantee to nodes as well as to maintain the most efficient use of scarce bandwidth resources. Our scheme improves network throughput and lifetime significantly, especially when the network is highly congested. The simulation results show that our proposed scheme successfully exploits multiple channels and significantly improves network performance by providing QoS guarantee in MANETs.

• 한국통신학회논문지
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• 제25권1A호
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• pp.96-103
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• 2000

WATM(Wireless Asynchronous Transfer Mode) 네트워크에서 음성은 실시간 전송이 요구되는 주된 요소 중의 하나다. 본 논문에서는 멀티미디어 환경에서 음성 트래픽을 효율적으로 전송하기 위한 새로운 매체접근제어(MAC: Medium Access Control) 프로토콜을 설계하고 성능을 평가하여 기존의 MAC방식과 비교한다. 새로 제안한 프로토콜은 상향링크(uplink)의 예약 슬롯구간(request slot period)을 음성 예약 슬롯구간과 비실시간 데이터 예약 슬롯 구간으로 구분하고, 음성 트래픽에 대해서는 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있도록 프레임 크기에 따른 적절한 슬롯 할당함수를 제시하였다. 이때 MAC은 반복적으로 휴지(silent)상태가 된 음성 소스의 수에 비례하여 음성예약 슬롯을 동적으로 할당하고, 슬롯예약 시 데이터를 함께 보냄으로써 평균 접근지연시간을 줄일 수 있도록 한다. 시뮬레이션에 의한 성능분석결과는 제안한 MAC방법이 고정된 음성 예약슬롯을 가진 Slotted ALOHA 방법에 비하여 대역폭 사용효율이 높음을 보인다. 또한 음성 단말의 수가 변하는 동적 환경하에서도 일정한 QoS를 제공 할 수 있다. 이것은 모든 음성 단말에게 하나씩의 뭬\ulcorner슬롯을 할당하는 NC-PRMA(None Collision-Packet Reservation Multiple Access)프로토콜보다 향상된 성능을 가진다는 사실을 나타낸다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제10권12호
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• pp.1612-1621
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• 2007

In this paper, we introduced our designed TDMA (Time Division Multiple Access) based MAC (Medium Access Control) protocol for Home Networks called HomeTDMA. We have implemented and tested it in a test bed using crossbow motes and TinyOS. We also have compared HomeTDMA and CSMA (Carrier Sense Multiple Access) in terms of space and time complexity, channel access time, delivery success ratio, and throughput. Based on our results, HomeTDMA has an advantage over CSMA on channel access time, throughput and delivery success ratioIn the case of complexity, HomeTDMA is more complex compared to CSMA. Thus, CSMA is more appropriate in wireless sensor networks (WSNs) where memory, energy, and throughput are important parameters to be considered. However, HomeTDMA has a natural advantage of collision free medium access and is very promising for home networks where a reliable transmission or data transfer and congestion control is highly preferred.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권9A호
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• pp.874-881
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• 2010

수중 통신에서 사용되는 음향 신호의 감쇠는 노드 사이의 거리는 물론 사용 주파수 대역에도 크게 영향을 받는다. 또한 음향 신호는 긴 전송 지연을 가지므로 복잡한 절차와 많은 제어 메시지를 필요로 하는 매체 접속 기법은 사용하기에 적합하지 않다. 본 논문은 이처럼 열악한 수중 환경에서 코드 분할 다중 접속 기법의 적용 방법을 제시하고 그 성능을 분석한다. 수중 음향 센서망 구조는 데이터 수집형 트리 구조를 가정하며 에너지 절약을 위해 트리 구조에서 계층간 엇갈림 깨어남 패턴을 사용한다. 성능 분석을 위해 다양한 사용 주파수 대역에서 계층별 데이터 전송률을 수학적으로 도출한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권9A호
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• pp.717-727
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• 2003

HIPERLAN/2(HIgh PERformance Local Area Network Type2)에서의 MAC 프로토콜은 TDMA/TDD에 기반을 두고 있으며 무선 채널은 Access Point(AP)에 의해서 할당되어진다. 상위 방향의 데이터 전송이 필요한 단말은 랜덤채널(RCH)을 통하여 AP에게 자원을 요청하게 된다. 각 MAC 프레임마다 RCH 수는 변경될 수 있는데, 이때 필요 이상의 RCH 수는 무선 채널의 낭비를 초래하게 된다. 또한 필요 이하의 RCH 수는 단말들간의 충돌을 야기하여 단말들이 AP에 접속하는 시간을 지연시킬 수 있다. 따라서 RCH 수는 트래픽 양에 따라 적절히 변화되는 것이 바람직하다. 본 논문에서는 Split 알고리즘에 기반을 두어 RCH 수를 제어하는 기법을 제안하였다. 제안된 기법에 대하여 시뮬레이션 및 수학적 분석 모델을 통하여 고정된 수의 RCH를 사용하는 방식과 기존에 제안된 방식에 비하여 처리율, 지연 및 지연에 대한 분산에서 성능이 향상됨을 보여준다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2008년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.564-568
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• 2008

본 논문에서는 IEEE 802.11 WLAN의 MAC인 DCF의 성능을 개선하는 알고리즘을 제안하고 이를 해석적으로 분석한다. IEEE 802.11 WLAN의 MAC에서는 데이터 전송을 제어하기 위한 방법으로 DCF와 PCF를 사용하며, DCF의 경우 CSMA/CA를 기반으로 한다. DCF는 경쟁 스테이션이 적은 상황에서는 비교적 우수한 성능을 보이나 경쟁 스테이션의 수가 많은 경우 처리율, 지연 관점에서 성능이 저하되는 문제점이 있다. 본 논문에서는 패킷 전송 후 충돌이 발생하면 윈도우 값을 최대 CW로 증가시키고 패킷의 정상적인 전송 후에는 윈도우 값을 서서히 감소함으로써 패킷 충돌 확률을 낮추는 알고리즘을 제안하고 이를 수학적으로 분석한다. 제안하는 알고리즘의 효율성을 입증하기 위해 시뮬레이션을 수행하여 그 타당성을 제시하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제5권5호
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• pp.916-922
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• 2001

본 논문에서는 기지국과 단말기간의 전파지연이 비교적 짧은 마이크로셀 환경의 패킷 CDMA망에서 음성과 데이터를 통합 서비스하기 위한 MAC 프로토콜을 제안한다. 제안한 프로토콜을 위한 시스템의 상향링크 채널은 프레임들 구성하는 타임 슬롯과 각 슬롯별 확산코드에 의하여 제공된다. 지연에 민감한 음성 트래픽에 더 높은 우선순위를 부여하여, 음성 트래픽인 경우에는 발음구간 동안 임의의 확산코드를 예약하여 서비스된다. 반면, 데이터 트래픽은 매 패킷이 발생할 때마다 기지국으로부터 수신한 현재 슬롯의 예약 상태 정보를 기반으로 서비스된다. 성능분석의 결과, 본 논문에서 제안한 기법은 음성과 데이터 패킷간의 충돌이 전혀 발생하지 않으므로 주어진 패킷 누락률 범위 내에서 수용 가능한 최대 음성 단말기 수를 증가시킬 수 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.1068-1072
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• 2018

지상의 무선 통신 환경과 비교하여 수중 환경은 전력제한, 긴 전파지연, 낮은 전송율, 큰 전파손실 등 통신에 불리한 많은 제약적인 특성들이 존재한다. 전파의 신호 감쇠가 심하여 상대적으로 전송 손실이 낮은 음파를 이용하여 통신하게 되는데 음파의 수중 속도는 약 1,500m/s로 지상의 전파속도에 비해 매우 느린 속도를 가진다. 따라서, 지상 통신을 위해 제안된 기존의 MAC 프로토콜들은 바로 수중 통신에 적용될 수 없고 수중 환경에 적합하게 새로운 설계가 필요하다. 본 논문은 무선망의 대표적인 CSMA 기반 MAC 프로토콜들에 대해 수중 환경에서 그 성능을 비교 분석하여 수중통신에 적합한 MAC 프로토콜 설계를 위한 중요 고려 사항들을 제시하였다. 분석결과, 수중환경에서는 제어 패킷의 개수가 MAC 프로토콜의 성능에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었고, 이 결과는 수중 통신에 최적인 새로운 MAC 프로토콜을 제안하는 연구들에 기초 자료로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.2259-2266
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• 2016

최근 꾸준히 증가하는 무선랜 셀 및 단말의 증가로 제한된 공간 내에 매우 많은 무선랜 접속이 발생하는 밀집 무선랜 환경이 도래하고 있다. 본 논문은 이러한 밀집 무선랜 환경에서 수많은 단말의 접속으로 인한 기존 매체접속제어 프로토콜의 성능 저하를 막기 위하여 새로운 분산 매체접속제어 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 하나의 collision detection (CD) 단계만을 사용하는 기존 carrier sense multiple access with collision resolution (CSMA/CR) 프로토콜을 확장하여 여러 개의 CD 단계를 사용하여 높은 확률로 충돌을 해소한다. 각 CD 단계마다 충돌 검출 여부를 확인하는데 충돌이 검출되지 않은 CD 단계가 연속적으로 발생하여 임계치를 넘으면 CD 단계를 멈추는 방식으로 동작한다. 따라서 제안 방안은 접속하는 단말 수에 따라 적응적으로 CD 단계의 개수를 조절하여 다수의 CD 단계의 사용에 의한 전송 오버헤드를 줄이면서 충돌 해결 확률을 높일 수 있다. 모의실험 결과 제안하는 적응형 CSMA/CR 프로토콜은 단말 수에 따라 가변적으로 CD 단계를 운영하며 고정 개수의 CD 단계를 사용하는 기존 CSMA/CR 프로토콜보다 향상된 처리율을 보여준다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권11호
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• pp.5425-5448
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• 2018

Wireless sensor network has been widely used in Internet of Things (IoT) applications to support large and dense networks. As sensor nodes are usually tiny and provided with limited hardware resources, the existing multiple access methods, which involve high computational complexity to preserve the protocol performance, is not available under such a scenario. In this paper, we propose an intelligent Medium Access Control (MAC) protocol selection scheme based on machine learning in wireless sensor networks. We jointly consider the impact of inherent behavior and external environments to deal with the application limitation problem of the single type MAC protocol. This scheme can benefit from the combination of the competitive protocols and non-competitive protocols, and help the network nodes to select the MAC protocol that best suits the current network condition. Extensive simulation results validate our work, and it also proven that the accuracy of the proposed MAC protocol selection strategy is higher than the existing work.