• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.1-10
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• 2021

최근 해양 수중 산업의 발전으로 수중 센서 네트워크(UWASN: Underwater Acoustic Sensor Network)에 대한 관심이 증대되고 있다. 수중 센서 네트워크를 효율적으로 운용하기 위해서는 노드 간 전송 충돌을 방지하고 통신 자원을 효율적으로 공유할 수 있는 매체 접속 제어(MAC: Medium Access Control) 프로토콜을 적용하는 것이 매우 중요하다. 하지만 수중 채널은 지상 무선 통신 환경과 달리 좁은 대역폭, 긴 전파 지연 시간, 낮은 전송률 등의 특성을 가지므로 지상 환경에서 개발된 비직교 다중 접속(NOMA: Non Orthogonal Multiple Access)의 노드 페어링 기법을 그대로 적용할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 수중 채널의 특수성을 고려한 수중 음향 센서 네트워크에서의 비직교 다중 접속 다차원 노드 페어링 기법을 제안한다. 기존의 기법들은 노드 페어링 시 채널 품질만을 고려하였다. 기존 기법과 달리 제안 기법에서는 채널 품질 뿐 아니라 노드 간 공평성, 트래픽 부하, 패킷의 나이를 추가로 고려하여 최적의 노드 쌍(node-pair)을 찾는다. 추가적으로, 송신 노드는 실제 경로 손실 대신 노드 쌍 가능 노드 목록(PNL: Pairable Nodes List)을 활용함으로써 노드 페어링 시의 계산 복잡도를 줄인다. 시뮬레이션 결과에 따르면 공평성 요소까지 고려한 제안 기법이 기존 기법 대비 최대 23.8% 전송률 증가, 28% 지연 시간 감소, 공평성은 최대 5.7% 향상됨을 확인할 수 있었다.

• 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.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.161-169
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• 2009

최근 무선 센서 네트워크를 기반으로 한 CCTV 동영상, 이미지 캡처 정보, 음향 정보 등의 멀티미디어 데이터 전송 서비스의 요구가 증대됨에 따라 무선 멀티미디어 센서 네트워크의 실현 가능성이 현실화 되고 있다. WMSN(Wireless Multimedia Sensor Network) 에서 멀티미디어 정보를 전송하기 위해서는 다양한 서비스별로 차별화된 서비스 품질 보장이 매우 중요하다. 본 논문은 지연에 대한 차별화된 서비스 품질을 제공할 수 있는 DSMAC 기반 개선된 MAC 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 버퍼의 점유율에 따라 특정 노드 간에 적응적으로 duty cycle를 변경함으로써 에너지 소모를 크게 증대시키지 않고 지연을 줄일 수 있다. 시뮬레이션 방법에 의해 성능 분석한 결과, 제안한 프로토콜이 기존의 S-MAC, DSMAC 프로토콜에 향상된 성능을 나타내었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.159-169
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• 1994

다채널 광 슬러티드 링 통신망은 파장 분할 다중화 방식(wavelength division multiplexing ; WDM)이 채택된 다 채널 구조로서 전광(全光) 패킷 교환 장치를 엑세스 메카니증으로 이용하기 때문에, 전기적 속도 제한 요소를 망의 바깥으로 옮겨서 결국 고속 광통신 매체의 모든 전송 용량을 이용할 수 있다. 링 채널은 B-ISDN 엑세스 망(Access Network)으로 이용하기 위하여 ATM셀과 같은 크기의 슬롯들로 나뉘어져서 수신 노드에서 셀 데이터를 링으로부터 제거하는 슬러티드 링의 개념으로 설계된다. 본 논문에서는 이 통신망의 성능 측정을 위해서 수학적 모델량에 의한 새로운 해석 방법을 제안하였다, 시뮬레이션으로 그 결과를 검증하였다. 수학적 해석법과 시뮬레이션의 결과를 이용하여 여러 가지 망 매개변수(network parameters)의 변화에 EK른 다채널 광 슬러티드 링 통신망의 성능을 고찰하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권10B호
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• pp.1200-1209
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• 2011

본 논문에서는 수중환경에서의 거리에 따른 전파 손실 특성을 이용한 직교 주파수 분할 다중 접속 방식(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 기반의 새로운 에너지 효율적인 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC) 프로토콜을 제안한다. 제안하는 방식은 센서 노드들을 싱크 노드를 중심으로 싱크 노드와의 거리에 따라 그룹을 나눈 후, 그룹에 서로 다른 주파수 대역을 각각 할당하여 사용하도록 한다. 이러한 방식으로 네트워크 전체의 전송 전력 소모를 줄이고 각 센서 노드에게 최소 허용 신호 대 잡음비 (Accepted Minimum SNR, AMS)를 보장한다. 추가적으로 싱크 노드는 동적 인 부채널 할당 (dynamic sub-channel allocation)으로 데이터 전송률을 향상한다. 모의실험을 통해 제안하는 매체 접속 제어 프로토콜의 수중 센서 네트워크에서의 성능을 확인할 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권9호
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• pp.3159-3176
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• 2014

This work presents an analysis of the buffer features of an access router, especially the size, the impact on delay and the packet loss rate. In particular, we study how these features can affect the Quality of Service (QoS) of multimedia applications when generating traffic bursts in local networks. First, we show how in a typical SME (Small and Medium Enterprise) network in which several multimedia flows (VoIP, videoconferencing and video surveillance) share access, the upgrade of the bandwidth of the internal network may cause the appearance of a significant amount of packet loss caused by buffer overflow. Secondly, the study shows that the bursty nature of the traffic in some applications traffic (video surveillance) may impair their QoS and that of other services (VoIP and videoconferencing), especially when a certain number of bursts overlap. Various tests have been developed with the aim of characterizing the problems that may appear when network capacity is increased in these scenarios. In some cases, especially when applications generating bursty traffic are present, increasing the network speed may lead to a deterioration in the quality. It has been found that the cause of this quality degradation is buffer overflow, which depends on the bandwidth relationship between the access and the internal networks. Besides, it has been necessary to describe the packet loss distribution by means of a histogram since, although most of the communications present good QoS results, a few of them have worse outcomes. Finally, in order to complete the study we present the MOS results for VoIP calculated from the delay and packet loss rate.

• 기술사
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• 제34권4호
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• pp.41-47
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• 2001

The paper describes SR3 (Synchronous Round Robin with Reservations), a collision-free medium access control protocol for all-optical slotted packet networks based on WDM multi-channel ring topologies where nodes are equipped with one fixed-wavelength receiver and one wavelength-tunable transmitter SR3 is derived from the SRR and MMR protocols previously proposed by the same authors for the same class of all-optical networks. SRR and MMR already achieve an efficient exploitation of the available bandwidth, while guaranteeing a throughput-fair access to each node. SR3, In addition, allows nodes to reserve slots. thereby achieving a stronger control on access delays; it is thus well suited to meet tight delay requirements, as it is the case for multimedia applications. Simulation results show that SR3 provides very good performance to guaranteed qualify traffic, but also brings signigicant performance improvements for best-effort traffic. Energy effciency is an important issue for optical network since they must rely on their batteries. We present a novel MAC protocol that achieves a good energy efficiency of optical interface of the network and provides support for diverse traffic types and QoS. The scheduler of the base station is responsible to provide the required QoS to connections on the optical link and to minimise the amount of energy spend by the High speed Network. The main principles of the MaC protocol are to avoid unsuccessful actions, minimise the number of transitions , and synchronise the mobile and the base-station. We will show that considerable amounts of energy can be saved using these principles.

• 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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.452-458
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• 2014

무선 센서 네트워크에서 MAC 프로토콜은 에너지 소모의 감소, QoS 지원, 공평성 지원, 그리고 전송 지연의 감소 등과 같은 많은 해결해야 할 문제들을 가진다. 본 논문에서는 멀티 홉 무선 센서 네트워크에서 저 지연을 지원하는 MAC 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안하고 있는 LD-MAC 프로토콜은 전송 지연을 줄이기 위해 RB(rapid beacon) 프레임을 사용한다. RB 프레임은 IEEE 802.15.4의 비콘 프레임의 수정된 형태이다. 송신 노드의 적응적 wakeup을 위해 RB 프레임에는 수신 노드의 wakeup과 관계된 seed 수를 포함한다. 또한 다음 홉 수신 노드의 적응적 wakeup을 위해 RB 프레임에는 남은 데이터 패킷 길이 정보를 포함한다. LD-MAC 프로토콜은 기존에 제안된 다른 프로토콜에 비해 데이터 패킷 전송 지연에서 더 좋은 성능을 보였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.97-105
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• 2010

본 논문에서는 IEEE 802.11 기반의 네트워크에서 긴급 메시지 전송을 위한 효율적인 매체 접근 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안한 기법의 주요한 특징은 다음과 같다. 첫째, 매체 접근에 있어서 높은 우선순위를 할당받기 위해 표준화 문서에서 정의한 것보다 짧은 기간의 프레임 간격을 갖는다. 둘째, 지수적으로 증가하는 백오프 윈도우가 아닌, 고정된 크기의 윈도우를 사용한다. 제안된 기법의 성능평가는 시뮬레이션을 통하여 이루어졌으며, 평가를 위한 비교대상은 표준화 문서에서 정의한 기법을 사용하는 노드이다. 성능평가 결과, 제안된 기법을 사용하는 노드는 경쟁에 참여하는 노드 수가 늘어남에 따라 기존의 기법을 사용하는 노드와 비교하여 보다 적은 매체 접근 지연시간을 갖는다. 또한 지연시간의 감소로 인하여 동일한 크기의 데이터를 전송하기 위한 시간이 줄어듦으로 처리량에서도 향상을 가져왔다.