본 논문에서는 무선전력 센서 네트워크에서 다수의 센서 노드가 하베스팅한 에너지를 이용하여 데이터를 기지국으로 전송하고자 할 때, slotted ALOHA 기반의 랜덤 접속 프로토콜을 제안하고 채널 처리율을 최대화하는 최적의 랜덤 슬롯의 개수를 도출한다. 수학적 분석을 통하여 처리율이 랜덤 슬롯 개수에 따라 concavity를 가짐을 밝히고 최적의 슬롯 개수를 구한다. 시뮬레이션을 통하여 고려하는 무선전력 센서 네트워크에서 제안하는 slotted ALOHA 기반의 랜덤 접속 프로토콜이 최적 랜덤 슬롯 개수를 사용할 때 처리율이 최대화됨을 확인하였다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제5권3호
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pp.194-199
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2007
In this paper, a slotted CDMA_ALOHA protocol with hybrid ARQ is proposed for the wireless CDMA communication networks. The proposed protocol combines the characteristics of the slotted ALOHA, CDMA, and the hybrid ARQ, in order to increase the throughput by reducing the number of retransmissions when the channel experiences heavy traffic. The main feature of the proposed protocol is the utilization of the forward error correction capability to correct errors that appear after the CDMA dispreading of the packets. The base station does not need to ask so often for retransmission of erroneous packets. It will request for retransmission only when the FEC capability is exceeded. The performance of the proposed protocol is analyzed by considering the packet collision probability as well as the bit error probability. The numerical results show that the system throughput is closely related to the bit error rate of the wireless link and the FEC coding rate.
최근에 이동 통신의 수요가 급속히 증가하는 반면에 무선자원은 제한되어 있으므로 이를 효율적으로 이용할 수 있는 적합한 프로토콜이 요구되고 있다. 기존에 연구된 CDMA_ALOHA 기법중에 MS_CDMA_ALOHA(Mini Slotted CDMA_ALOHA) 방식이 S_COMA_ALOHA(Slotted COMA_ALOHA)보다 성능이 우수한 것으로 나타났다. 또한 CDMA 디지탈 셀룰러 시스템의 CAI 프로토콜로서 IS-95 다중 엑세스 방식이 제안되었다. 하지만 기존의 연구에서는 무선통신 환경의 채널특성을 고려한 성능분석이 이루어지지 않았다. 본 논문에서는 DS/CDMA 셀룰러 환경에서 성능개선을 위한 새로운 기법을 제시하였으며, 이는 기존의 MS_ COMA_ALOHA 방식을 기반으로 한 것으로서 채널상태에 적용할 수 있는 기법이다. 또한 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 기존의 방식과 비교 분석 하였다. 그 결과 새로 제안한 NA_COMA_ALOHA(Noise Adaptation COMA ALOHA) 방식은 기존의 COMA_ALOHA 방식보다 시스템 처리율 및 평균 지연특성면에서 우수한 성능을 보였다. 이는 NA_COMA_ALOHA 방식이 시스템의 과부하 환경에서 채널상태에 따라 사용자의 액세스 시도를 제어 하기 때문이다.
Slotted ALOHA(S-ALOHA) is widely used in local wireless network. We analyze the performance of contention-based model in wireless LAN using S-ALOHA protocol. We analyze the performance of binary exponential backoff (BEB) algorithm under the slotted ALOHA protocol: whenever a node's message which tries to reserve a channel is involved in a collision for the ith time, it chooses one of the next $2^i$ frames with equal probability and attempts the reservation again. We derive the expected access delay and throughput which is defined as the expected number of messages that reserve a channel in a frame. A simulation study is performed to verify our method.
본 논문에서는 혼합형 TDMA/CDMA 시스템을 이용한 광대역 무선망에서 음성과 데이타 트래픽을 통합 서비스하기 위한 R_ALOHA_CDMA 프로토콜을 제안하고, 이에 대한 성능을 분석했다. 역방향 논리 채널은 타임 슬롯과 각 슬롯별 확산 코드 채널에 의해서 제공된다. 본 논문에서 제안한 프로토콜은 R_ALOHA 기법을 적용하여, 음성 트래픽은 슬롯과 확산 코드 채널 예약 방식을 사용하는 반면, 데이타 트래픽은 매 패킷이 발생할 때마다 임의의 빈 채널을 선택해서 전송하는 S_CDMA_ALOHA 방식을 사용한다. 성능 분석의 결과, 협대역 TDMA 시스템의 R_ALOHA 기법과는 달리 확산 코드에 의하여 다중 채널이 제공되므로 동시에 서비스할 수 있는 음성 단말기가 상당히 증가함을 알 수 있었다. 또한 충돌한 음성 패킷의 빈번한 재전송에도 불구하고 비교적 안정적인 성능을 나타냈다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권2호
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pp.687-708
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2017
The machine-to-machine (M2M) communication is featured by tremendous number of devices, small data transmission, and large uplink to downlink traffic ratio. The massive access requests generated by M2M devices would result in the current medium access control (MAC) protocol in LTE/LTE-A networks suffering from physical random access channel (PRACH) overload, high signaling overhead, and resource underutilization. As such, fairness should be carefully considered when M2M traffic coexists with human-to-human (H2H) traffic. To tackle these problems, we propose an adaptive Slotted ALOHA (S-ALOHA) and time division multiple access (TDMA) hybrid protocol. In particular, the proposed hybrid protocol divides the reserved uplink resource blocks (RBs) in a transmission cycle into the S-ALOHA part for M2M traffic with small-size packets and the TDMA part for H2H traffic with large-size packets. Adaptive resource allocation and access class barring (ACB) are exploited and optimized to maximize the channel utility with fairness constraint. Moreover, an upper performance bound for the proposed hybrid protocol is provided by performing the system equilibrium analysis. Simulation results demonstrate that, compared with pure S-ALOHA and pure TDMA protocol under a target fairness constraint of 0.9, our proposed hybrid protocol can improve the capacity by at least 9.44% when ${\lambda}_1:{\lambda}_2=1:1$and by at least 20.53% when ${\lambda}_1:{\lambda}_2=10:1$, where ${\lambda}_1,{\lambda}_2$ are traffic arrival rates of M2M and H2H traffic, respectively.
최근에는 개인통신 시스템을 위한 다중 접속 기법으로 CDMA 방식이 활발히 연구되고 있다 또한 다중접속 방식을 제어하기 위한 기존의 ALOHA 프로토콜은 채널의 충돌로 인한 낮은 성능이 문제점으로 지적되어 왔으나 무선 패킷통신망에는 적합한 제어 기법으로 입증되어 왔다. 본 논문에서는 ALOHA 기법을 CDMA 기술로 구현한 S_CDMA_ALOHA 및 MS_CDMA_ALOHA 시스템의 성능을, 다양한 시스템 변수를 고려하여 해석적 방법으로 분석하고 시뮬레이션을 통하여 타당성을 입증하였다. 분석결과를 살펴볼 때 ALOHA 시스템의 최대 성능은 36% 정도이지만 S_CDMA_ALOHA시스템은 58%, MS_CDMA)_ALOHA 시스템은 90% 이상이였다. 특히 MS_CDMA_ALOHA 시스템은 과부하 상태에서도 처리율이 크게 저하되지 않았으며 지연특성도 상당히 개선됨을 알 수 있었다.
태그 수집은 RFID 시스템에서 가장 중요한 기능 중 하나이다. 본 논문에서는 능동형 RFID 시스템에서 태그 충돌 문제를 완화시키고 태그 수집 성능을 향상시키기 위한 다중채널 기반 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜을 제안한다. 제안하는 충돌방지 프로토콜에서 리더는 하나의 공통채널을 통해 태그들에게 명령어를 전송하는 반면, 복수 개의 채널을 통해 동시에 여러 태그 응답을 수신한다. 또한 본 논문에서는 제안하는 충돌방지 프로토콜을 지원하는 능동형 RFID 시스템을 구현하였다. 구현된 하나의 리더와 총 60개의 태그를 이용하여 수행된 실험에서 제안하는 듀얼채널 기반 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜은 단일채널 기반 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜에 비해 큰 태그 수집 성능 향상을 보여주었다. 60개의 태그가 사용되었을 때, 듀얼채널 기반 충돌방지 프로토콜을 이용한 평균 태그 수집 시간은 600.532ms였고, 이는 싱글채널 기반 충돌방지 프로토콜을 이용해서 얻어진 1289.721ms 시간의 46.5%에 해당하였다.
최근에는 무선 데이터 통신 및 개인 통신을 위한 다중 접속 기법으로 CDMA 방식 이 활발히 연구되고 있다. 또한 다중 접속 방식을 제어하기 위한 기존의 ALOHA 프로 토콜은 채널의 충돌로 인한 낮은 성능이 문제점으로 지적되어 왔으나 무선 패킷 통신 망에는 적합한 제어 기법으로 입증되어 왔다. 본 논문에서는 ALOHA 기법을 CDMA 기술 로 구현한 MS-CDMA-ALOHA(Mini-Slotted- CDMA-ALOHA) 시스템의 성능 분석을 위하여 해석적 모델을 제시하고 제시한 모델의 타당성을 입증하기 위하여 시뮬레이션을 수행 하여 해석결과와 비교하고 성능을 분석하였다. MS-CDMA-ALOHA 시스템의 성능은 기존 슬롯 ALOHA 시스템이나 Slotted-CDMA-ALOHA 보다 개선된 성능을 보여주었고 특히 과부 하 상태에서도 처리율과 지연 성능이 안정적으로 유지되고 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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