• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권12호
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• pp.5286-5306
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• 2016

Emerging applications in automation, medical imaging, traffic monitoring and surveillance need real-time data transmission over Wireless Sensor Networks (WSNs). Guaranteeing Quality of Service (QoS) for real-time traffic over WSNs creates new challenges. Rapid penetration of smart devices, standardization of Machine Type Communications (MTC) in next generation 5G wireless networks have added new dimensions in these challenges. In order to satisfy such precise QoS constraints, in this paper, we propose a new cross-layer QoS-provisioning strategy in Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs). The network layer performs statistical estimation of sensory QoS parameters. Identifying QoS-routing problem with multiple objectives as NP-complete, it discovers near-optimal QoS-routes by using evolutionary genetic algorithms. Subsequently, the Medium Access Control (MAC) layer classifies the packets, automatically adapts the contention window, based on QoS requirements and transmits the data by using routing information obtained by the network layer. Performance analysis is carried out to get an estimate of the overall system. Through the simulation results, it is manifested that the proposed strategy is able to achieve better throughput and significant lower delay, at the expense of negligible energy consumption, in comparison to existing WMSN QoS protocols.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권5B호
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• pp.457-465
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• 2003

본 논문은 이더넷 PON 환경에서 다양한 MAC 프로토콜들의 성능을 분석함으로써 효율적인 MAC 프로토콜 구조를 제시한다. 이를 위하여 고정 길이를 갖는 프레임 기반의 MAC 프로토콜로서 사용자의 요구에 관계없이 동등한 대역을 할당하는 정적 TDMA(Static TDMA)와 사용자의 요구 대역 정보를 기반으로 대역을 동적으로 할당하는 동적 TDMA(Dynamic TDMA), 그리고 폴링을 사용하여 각각의 ONU에게 상향 채널 전송 기회를 부여하므로써 가변적인 주기(cycle)를 운용하는 인터리브드 폴링(Interleaved Polling)을 고려하였다. 각 프로토콜이 갖는 구조를 분석하여 이용 가능한 데이터 전송률을 비교하고 또한, OPNET 기반의 시뮬레이션을 수행하여 다양한 트래픽 환경에 대한 각 프로토콜의 성능을 채널 이용률과 큐잉 지연 관점에서 비교하고 분석하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.586-597
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• 2004

MAC (Medium Access Control) protocol is necessary for a OLT (Optical Line Termination) to allocate bandwidth to ONUs (Optical Network Units) dynamically in ATM PON (Passive Optical Network) operated in a kind of optical subscriber network having tree topology. The OLT collect information about ONUs and provide all permission with each ONU effectively by means of MAC protocol. Major functions of MAC protocol are composed of the algorism for distributing permission demanded by a ONU dynamically and allocation all permission used in APON properly. Sometimes MAC get to be a element of limiting the whole operation speed and occupy a most frequent operation part of the TC (Transmission Convergence) function module so it have to be designed to guarantee the best quality for each traffic. This paper introduce the way of implementation of a algorism which satisfy all of the upper renditions. This MAC algorism allocate bandwidth according to a number of working ONU and the information of the queue length dynamically and distribute permission for same interval to minimize delay variation of each ONU cell. MAC scheduler for the dynamic bandwidth allocation which is introduced in this paper has look-up table structure that makes programming possible. This structure is very suitable for implementation and operated in high speed because it require very simple and small chip size.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권7호
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• pp.3447-3469
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• 2019

It is well-known that the cooperative communication and error control technology can improve the network performance, but most existing cooperative MAC protocols have not focused on how to cope with the contention process caused by cooperation and how to reduce the bad influence of channel packet error rate on the system performance. Inspired by this, this paper first modifies and improves the basic rules of the IEEE 802.11 Medium Access Control (MAC) protocol to optimize the contention among the multi-relay in a cooperative ARQ scheme. Secondly, a hybrid ARQ protocol with soft combining is adopted to make full use of the effective information in the error data packet and hence improve the ability of the receiver to decode the data packet correctly. The closed expressions of network performance including throughput and average packet transmission delay in a saturated network are then analyzed and derived by establishing a dedicated two-dimensional Markov model and solving its steady-state distribution. Finally, the performance evaluation and superiority of the proposed protocol are validated in different representative study cases through MATLAB simulations.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.1080-1086
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• 2014

본 논문에서는 CSMA/CA기반의 분산 무선 네트워크에 컨센서스 알고리즘을 적용할 때 발생하는 트레이드오프 성능을 분석한다. 컨센서스 알고리즘 자체는 협력 이웃 노드가 많을수록 빠른 수렴 속도를 갖지만, 무선 네트워크상에서는 협력 이웃 노드가 많을수록 접속 충돌로 인하여 전송 지연이 증가한다. 따라서 두 성능 간에 트레이드오프가 존재하며, 이로 인하여 컨센서스 달성 시간을 최소화하는 최적의 협력 이웃 노드 수가 존재한다. 시뮬레이션을 통하여 컨센서스 참여 노드 수에 따라 최적 이웃 노드 수를 도출한 결과, 네트워크 규모가 작을 때에는 모든 노드가 다 같이 협력하는 것이 최적이지만 네트워크 규모가 어느 이상으로 커질 경우에는 이웃 노드 수를 일정 값으로 제한하는 것이 최적 운용 전략이 된다.

• 한국항행학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.764-773
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• 2011

IEEE 802.15.4는 TDMA(time division multiple access) 방식으로 동작하는 LWPAN(low-rate wireless personal area networks)의 표준이다. 그러나 IEEE 802.15.4는 QoS(quality of service), 확장성, 신뢰성 등에 제약이 있다. 기존 IEEE 802.15.4에서는 QoS 지원을 위하여 GTS(guaranteed time slot)을 사용한다. 그러나 GTS는 멀티 홉 환경에서 다수의 장치들의 QoS를 만족시키기에 효과적인 방법이 아니며, 멀티 주파수 채널에 대한 고려도 없다. 이러한 제약 사항을 보완하기 위하여 IEEE 802.15.4의 MAC(medium access control) 부계층을 강화한 표준으로써 IEEE 802.15.4e가 개발 중이다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.4e에서 멀티 채널, 멀티 홉 환경의 종단 장치간 전송 지연을 만족시키기 위한 스케줄링 방식을 제안하고, 시뮬레이터를 이용하여 성능 평가를 수행하였다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제29권2호
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• pp.141-155
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• 2002

본 논문에서는 기지국과 단말기간의 전파지연이 비교적 짧은 마이크로셀 환경의 패킷 CDMA망에서 음성과 데이타를 통합 서비스하기 위한 MAC 프로토콜을 제안한다. 제안한 프로토콜을 위한 시스템의 상향링크 채널은 프레임을 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, 데이타 트래픽은 매 패킷이 발생할 때마다 기지국으로부터 수신한 현재 슬롯의 예약상태 정보를 기반으로 서비스된다. 성능분석의 결과, 본 논문에서 제안한 기법은 음성과 데이타 패킷간의 충돌이 전혀 발생하지 않으므로 주어진 패킷 누락률 범위 내에서 수용 가능한 최대 음성 단말기 수를 증가시킬 수 있었다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권5호
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• pp.3-9
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• 2015

기존의 무선통신시스템에서는 무선채널에서의 데이터 전송 성능 향상을 위해 시스템 각 계층의 특성에 적합한 재전송 방식을 사용한다. 이때 재전송 방식은 해당 계층에서 독립적으로 동작하며, 무선통신시스템의 종단 간 성능에는 관계없이 각 계층별로 정해진 파라미터에의해 동작하게 된다. 이와 같은 파라미터는 무선통신시스템의 종단 간 성능을 고려하지 않기 때문에 한정된 무선채널자원 및 네트워크 자원을 효율적으로 활용하기 위한 최적의 시스템 파라미터를 설계하기 어렵다. 따라서 각 서비스 별로 정해진 종단 간 QoS(Quality of Service) 요구사항을 만족시키기에 적합한 재전송 방식의 파라미터를 설계하기 위해서는 무선통신시스템의 종단 간 성능 분석이 필요하다. 본 논문에서는 다 계층 재전송 방식을 사용하는 무선통신시스템의 종단 간 성능을 수학적으로 분석하고, 모의실험을 통해 MAC(Medium Access Control) 계층과 전송계층에서 데이터 전송 성능을 도출한다. 또한 성능평가 결과를 바탕으로 사용자에게 제공되는 각 서비스 클래스의 특성에 적합한 재전송 방식과 파라미터 값을 설정하도록 한다. 모의실험 결과, HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)와 AMC(Adaptive Modulation and Coding)를 결합한 방식의 경우 지연에 민감한 서비스에 유리하며, ARQ(Automatic Repeat reQuest)와 AMC를 결합한 방식은 평균 전송지연시간에 영향을 받지 않는 서비스에 유리하다. 또한 TCP(Transmission Control Protocol)는 지연에 민감하지 않은 서비스에서만 사용 가능하다.

• 방송공학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.796-806
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• 2009

SVC(Scalable Video Coding)는 시간-공간-화질의 다양한 스케일러빌러티를 통하여 이종의 망과 다양한 단말 환경에서 컨버전스 미디어 서비스를 제공하기 위한 새로운 비디오 부호화 표준이다. 본 논문에서는 IP 망에서의 패킷 손실(packet loss)로 인한 SVC의 성능을 분석하고 이를 바탕으로 버퍼 넘침(buffer overflow)으로 인한 패킷 손실에 대한 효과적인 SVC 적응(adaptation) 기법을 제시 한다. 특히, IP 망을 통하여 전송되는 SVC는 시간, 공간 스케일러빌리티뿐만 아니라 많은 수의 화질 계층을 포함하여 패킷 기반의 적응에 효과적인 MGS(Medium-Grained Scalability) 기반의 화질 스케일러빌리티를 포함하는 것으로 가정한다. MGS를 포함한 SVC의 패킷 손실로 인한 품질의 영향을 분석한다. 본 논문의 MGS SVC 적응 기법은 접근단위(AU: Access Unit) 또는 GOP 단위로 적응단위를 설정하고 적응단위의 지연이 허용된다는 가정 하에 적응단위내에서 패킷 간의 의존성이 낮은 패킷부터 선택적으로 제거함으로써 패킷 손실로 인한 화질 열화를 최소화하도록 한다. 모의실험을 통하여 패킷 손실로 인한 품질 성능을 정량적으로 분석하고 제안한 적응 기법이 패킷 손실에 효과적으로 대응할 수 있음을 보인다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제41권8호
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• pp.9-18
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• 2004

IEEE 802.11 DCF(Distributed Coordination Function) 프로토콜은 무선 매체의 공유를 위하여 단말간 경쟁기반의 분산 채널접근 방법을 제공한다. 그러나, 이 방법은 단말 수가 증가함에 따라 많은 충돌(Collision)을 야기한다. 따라서, 지연 지터 그리고 효율측면에서 IEEE 802.11 DCF의 성능은 급격하게 감소한다. 본 논문에서는 IEEE 802.11 DCF 시스템의 성능을 향상시키기 위해 간단하고 효율적인 DCF/VG(Distributed Coordination Function with Virtual Group) 방법을 제안한다. 제안하는 방법에서, 각 단말은 캐리어 검출을 통해 현재 채널의 경쟁 수준(Contention Level)을 측정하고 경쟁 수준에 따라 독립적으로 가상 그룹 주기(Virtual Group Cycle)를 결정한다. 가상 그룹 주기는 하나 이상의 가상 그룹들로 이루어지며 하나의 가상 그룹은 한번의 유휴 기간(Idle Period)과 한번의 번잡 기간(Busy Period)을 갖는다. 단말은 가상 그룹 주기 중에서 자신이 선택한 가상 그룹에서만 동작하며 다른 그룹에서는 동작하지 않는다. 즉, 단말이 선택한 가상 그룹에서는 IEEE 802.11 DCF처럼 유휴 슬롯을 검출하면 백오프 카운터(Backoff Counter)를 감소시키고 백오프 카운터가 0이 되면 데이터 패킷을 전송한다. 그러나 다른 가상 그룹에서는 유휴 슬롯을 검출하더라도 백오프 카운터를 감소시키지 않는다. 제안하는 방법을 수학적 분석과 시뮬레이션을 통해 IEEE 802.11 DCF와 성능을 비교 분석한다. 성능 비교 분석 결과, 제안하는 방법이 다양한 경쟁 수준 환경에서 높은 효율과 낮은 지연 및 지터를 가짐을 확인하였다.