• 한국통신학회논문지
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• 제37A권12호
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• pp.1013-1022
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• 2012

RFID 시스템에서 태그 수집은 가장 중요한 기능이다. 태그들은 리더의 수집 명령에 따라서 동일한 채널에서 응답하게 되며, 2개 이상의 태그가 동시에 응답할 때 RFID 시스템에서 태그 충돌이 발생한다. 태그 충돌은 RFID 시스템에서 성능을 저하 시키는 중요한 요소이다. 능동형 RFID 시스템에서는 태그 충돌을 해결하기 위하여 프레임 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜을 널리 사용하고 있다. 많은 연구에서 프레임 슬롯 ALOHA 방식의 최대 시스템 효율은 36.8%임을 나타내고 있다. 본 논문에서는 기존의 프레임슬롯 알로하 보다 개선된 태그 수집성능 위해 RFID 시스템에 정합하는 efficient slotted CSMA/CA를 제안한다. IEEE 802.15.4 저 전력 센서 네트워크에서 널리 사용 중인 slotted CSMA/CA를 RFID 시스템에 적용하기 위한 프레임 구조를 제시하며, 주변의 태그 개수에 따라 유동적 프레임 사이즈 조절을 통한 수집성능을 향상한다. 실제 433MHz 능동형 RFID 리더와 태그 40대에서 실험을 통하여 제안한 slotted CSMA/CA가 프레임 슬롯 ALOHA 방식보다 태그 수집시간, 수집라운드 및 충돌 횟수에서 각각 18%, 37.4%, 77.8%의 성능향상을 보였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.101-108
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• 2005

IEEE 802.15.4 low-rate Wireless Personal Area Networks (WPAN) are expected to provide ubiquitous networking between small personal/home devices and sensors with low power consumption and low cost features. The technology employs special CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/collision Avoidance) to save power consumption for small or portable WPAN-enabled devices. In this paper, we simulation the slotted CSMA/CA of IEEE 802.15.4 MAC and evaluate its performance limit in order to grasp the characteristics of Medium Access Control (MAC) of IEEE 802.15.4 WPAN.

• 한국시뮬레이션학회:학술대회논문집
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• 한국시뮬레이션학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.10-14
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• 2005

IEEE 802.15.4 low-rate Wireless Personal Area Networks(WPAN) are expected to provide ubiquitous networking between small personal/home devices and sensors with low power consumption and low cost features. The technology employs special CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/collision Avoidance) to save power consumption for small or portable WPAN-enabled devices. In this paper, we simulation the slotted CSMA/CA of IEEE 802.15.4 MAC and evaluate its performance limit in order to grasp the characteristics of Medium Access Control (MAC) of IEEE 802.15.4 WPAN.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제22권9호
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• pp.1243-1249
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• 2018

본 논문에서는 IEEE 802.15.4 슬롯 기반 CSMA/CA(Slotted Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 네트워크에서 시스템 처리율 향상을 위해 동작 중인 단말 수 추정을 통한 백오프 기간 튜닝 기법을 제안한다. IEEE 802.15.4 슬롯 기반 CSMA/CA 네트워크에서는 각 단말이 채널을 항상 센싱하지는 않으므로, 제안하는 기법에서는 채널을 항상 센싱할 수 있는 PAN(Personal Area Network) 코디네이터를 사용하여 동작 중인 단말 수를 추정한다. 이 때, 실시간 단말 수 추정을 위해 단순 이동 평균 필터를 사용한다. PAN 코디네이터는 추정한 단말 수에 따라 튜닝한 최적의 백오프 기간을 비콘 프레임에 담아 PAN 코디네이터에 연결된 단말들에게 전달한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법의 단말 수 추정에 대한 성능과 시스템 처리율에 대한 성능을 평가한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안하는 기법이 IEEE 802.15.4 표준보다 더 높은 시스템 처리율을 얻을 수 있음을 보인다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.47-48
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• 2006

In this paper, we analyze the impact of superframe order on the performance of the IEEE 802.15.4 slotted CSMA/CA. A new analytic model to evaluate the saturation throughput is proposed. The new model describes slot time behaviors of the IEEE 802.15.4 slotted CSMA/CA. The proposed model is validated via the comparison with ns-2 simulation results.

• 한국통신학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.1208-1220
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• 1996

본 논문에서는 IEEE 802.11에서 채택한 매체접근제어 프로토콜인 Stop-and-Wait Automatic Repeat reQust(ARQ)방식을 사용하는 Carrier Sence Multiple Access/Collision Avoidance(CSMA/CA) 프로토콜의 성능을 renewal theory를 사용하여 수학적으로 분석하였으며, 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 분석의 신뢰성을 검증하였다. CSMA/CA 프로토콜의 처리율을 분석하기 위하여 통신망은 유한 가입자로 구성되며, 슬롯화된 채널을 고려하였고, CSMA/CA프로토콜은 1-persistent CSMA와 p-persistent CSMA프로토콜을 혼합한 프로토콜로 모델링하여 CSMA.CA 프로토콜의 처리율 및 패킷지연을 분석하였다. 분석 결과에 의하면, CSMA/CA 방식은 스테이션의 수, Acknowledgement(ACK) 패킷의 길이 및 Distributed coordination function Inter Frame Space(DIFS)의 길이가 커짐에 따라 처리율이 저하되었으며, 패킷 지연이 증가하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37B권9호
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• pp.750-759
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• 2012

본 논문은 IEEE 802.15.4 slotted CSMA/CA기반 무선센서네트워크의 성능 향상을 위한 충돌 해결 문제를 다룬다. 기존 연구에서는 센서 노드의 Backoff Exponent (BE) 값의 설정이나 Backoff Period (BP)를 조절하여 센서 노드 간 충돌을 줄이고자 하였다. 기존 논문의 해결책과 달리 본 논문에서 제안하는 기법은 Preamble Address (PA)를 이용해 충돌의 가능성을 제거함으로써 시스템 전체 throughput을 향상시킬 뿐만 아니라 동시에 센서 노드의 소모 에너지를 효율적으로 절감하는 효과를 얻는다. 이를 위해 제안 기법에서는 노드가 data 패킷을 전송하기 전, PA 경쟁 단계를 수행함으로써 오직 한 노드만이 패킷을 전송하도록 한다. 실험 결과를 통해 제안 기법이 보다 효율적으로 에너지를 소모함과 동시에 시스템의 throughput을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.1690-1697
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• 2016

In a beacon-enabled Zigbee network, the slotted CSMA/CA mechanism based on the super frame structure fairly provides communication chance for each node and makes a reasonable usage of the available energy. In the case of wireless nano sensors that are implanted into the target human body area for detecting disease symptoms or virus, such a nano-network requires a similar type of channel sharing and transmission of short length event-driven data. In this paper, for nano-network's in-body applications, we aim to design conceptually a new super frame derived from the existing beacon-enabled Zigbee MAC protocol. And we analyze the efficiency of the proposed super frame in the aspect of practical deployment.

• 정보과학회 논문지
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• 제44권2호
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• pp.213-222
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• 2017

최근 IoT 기술의 확산으로 인해 산업 무선 센서 네트워크 분야에서도 IoT 기술이 적용되고 있다. 특히 스마트 팩토리는 유연한 공정 변화 및 맞춤형 제조를 위해 제조 설비에 무선 통신 및 네트워크 기술을 적용하는 것으로 무선 노드의 이동과 빈번한 네트워크 변동에도 적응적으로 네트워킹을 지원하는 것이 중요하다. 대표적인 산업 무선 센서 네트워크 기술인 IEEE 802.15.4e는 TSCH와 DSME의 2가지 MAC 모드를 사용하고 있으며, 그 중 DSME는 네트워크 변동에 강한 저 지연 실시간 전송을 위한 기능을 제공하고 있다. 본 논문에서는 DSME에 기반한 분산 스케줄링 기법을 제안한 것으로 이동성이 높은 산업 무선 센서 네트워크에서 트래픽에 적응적으로 통신 슬롯을 할당하여 산업 무선 센서 네트워크의 시의성과 전송 신뢰성을 확보하고 있다. 제안 알고리즘은 Coordinator 노드의 Local queue의 길이와 Global queue의 길이를 비교하며, Slot stealing 기법에 기반한 Traffic-aware 분산 스케줄링을 수행한다. Slot stealing 기법을 통해 개별 통신 노드의 전송 기회를 효율적으로 보장하면서, Slot stealing을 통해 야기되는 충돌로 인한 성능 저하 및 재전송 문제를 극복하기 위해 GroupACK 기법 적용 및 CAP 구간에 재전송 예약 슬롯을 할당하였다. 이 논문에서는 제안 알고리즘을 TSCH, DSME, legacy IEEE 802.15.4 slotted CSMA/CA와 비교하였고, 다양한 이동성 실험에서 성능 우위를 확인하였다. 실험을 통해 30개 이상의 노드로 구성된 토폴로지에서는 전송 대역폭이 15% 이상 개선됨을 확인하였다. 또한, slotted CSMA/CA에 비해서는 약 40%, TSCH 및 DSME 표준기법에 비해서는 제안 알고리즘을 탑재한 DSME가 15%의 전력 소모 절감이 나타나는 것을 실험적으로 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권1호
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• pp.1-21
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• 2013

The release of IEEE 802.15.4e specification significantly develops IEEE 802.15.4. The most inspiring improvement is the enhancement for medium access control (MAC) sublayer. To study the performance of IEEE 802.15.4e MAC, in this paper we first present an overview of IEEE 802.15.4e and introduce three MAC mechanisms in IEEE 802.15.4e. And the major concern here is the Time Slotted Channel Hopping (TSCH) mode that provides deterministic access and increases network capacity. Then a detailed analytical Markov chain model for TSCH carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA-CA) is presented. Expressions which cover most of the crucial issues in performance analysis such as the packet loss rate, energy consumption, normalized throughput, and average access delay are presented. Finally the performance evaluation for the TSCH mode is given and we make a comprehensive comparison with unslotted CSMA-CA in non-beacon enabled mode of IEEE 802.15.4. It can validate IEEE 802.15.4e network can provide low energy consumption, deterministic access and increase network capacity.