• 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.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권8호
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• pp.3862-3888
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• 2017

In high diversity node situation, single-channel MAC protocols suffer from many collisions. To solve this problem, the research of multichannel MAC protocol has become a hotspot. And the cyclic quorum-based multichannel (CQM) MAC protocol outperformed others owing to its high frequency utilization. In addition, it can avoid the bottleneck that others suffered from and can be easily realized with only one transceiver. To obtain the accurate performance of CQM MAC protocol, a Markov chain model, which combines the channel hopping strategy of CQM protocol and IEEE 802.11 distributed coordination function (DCF), is proposed. The metrics (throughput and average packet transmission delay) are calculated in performance analysis, with respect to node number, packet rate, channel slot length and channel number. The results of numerical analysis show that the optimal performance of CQM protocol can be obtained in saturation bound situation. And then we obtain the saturation bound of CQM system by bird swarm algorithm (BSA). Finally, the Markov chain model and saturation bound are verified by Qualnet platform. And the simulation results show that the analytic and simulation results match very well.

• Journal of Communications and Networks
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• 제17권2호
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• pp.172-183
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• 2015

To provide an efficient link maintenance approach, we propose a cross layer medium access control (LM-MAC) protocol for multichannel cognitive radio ad hoc networks. Link establishment and reliable transmission are two key problems for a perfect link maintenance mechanism. Since the cognitive user (CU) pairs have to reestablish their links each frame, in the proposed MAC protocol, three different access modes are designed to guarantee transmission efficiency in continuous frames. To enhance the transmission reliability, each CU will create a father spectrum list (FSL) after joining in the network. FSL is divided into three groups of sub-channels with different functions to compensate the packet loss caused by the primary users' appearance and the deep fading. Meanwhile, since the transmitter and the receiver will share the same FSL, periodical cooperative sensing is adopted to further optimize the former problem. Finally, compared with the existing opportunistic multichannel (OMC)-MAC protocol, the proposed LM-MAC protocol achieves better system performance in terms of saturation throughput, continuity and access delay.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권2A호
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• pp.143-151
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• 2007

무선 센서 네트워크 환경에서 각 계층 프로토콜을 설계할 때 에너지 소비를 최대한 줄임으로 노드의 생존 시간을 최대화하기 위한 노력이 필요하다. 본 논문에서는 MAC 계층에서 채널 접근 과정에서 충돌로 인한 에너지의 소비를 최소화하기 위한 예약기반 다중 채널 CSMA MAC 프로토콜을 제안한다. 네트워크를 구성하는 각 노드는 제어채널과 데이터 채널을 독립적으로 운용하며 제어 채널을 이용하여 데이터 전송을 위한 채널을 예약하고 예약된 노드들에게 수신 노드가 채널 이용을 허가함으로 임의의 시간에 재전송하는 절차를 생략할 수 있도록 하였다. 또한, 송신 노드에서 가용 채널 중 임의의 채널을 선택하여 수신 노드에게 전달하면 수신 노드에서 채널의 가용 여부를 판단하여 그 결과를 통해 최종적으로 전송 채널을 선택하도록 하였다. 성능의 평가는 시뮬레이션을 통하여 기존의 방식과의 차이를 비교하였다.

• ETRI Journal
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• 제32권5호
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• pp.819-822
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• 2010

Supporting QoS over multihop wireless mesh networks is difficult because end-to-end delay increases quickly with the increasing number of hops. This paper introduces a novel multichannel time-division multiple-access media access control (McTMAC) protocol that can help to efficiently reduce delay over multihop networks. Performance evaluation results demonstrate that McTMAC outperforms existing alternative protocols. The max-delay can be reduced by as much as 60% by using McTMAC.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.39-45
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• 2011

본 논문에서는 무선 인지 애드 혹 네트워크에서 다중 채널 숨겨진 지국 문제(hidden terminal problem)를 해결하고 네트워크 성능을 향상시키기 위하여, 이웃 휴지 노드(idle node)들을 활용하는 효율적인 다중 채널 MAC 프로토콜을 제안한다. 제안된 알고리즘은 각 노드가 단일 송수신기를 갖고, 제어 메시지 교환을 위한 공동 제어 채널을 활용하는 무선 인지 애드 혹 네트워크에 활용될 수 있다. 특히, 제안된 알고리즘에서는 데이터를 교환하고자 하는 통신 노드들이 한 홉(hop) 밖에서 사용되고 있는 데이터 채널에 대한 정보를 가지고 있는 이웃 휴지 노드들을 활용하여 데이터 채널을 선택함으로써 다중 채널 숨겨진 지국 문제를 효율적으로 해결할 수 있다. 시뮬레이션을 통해, 제안된 알고리즘이 중 채널 숨겨진 지국 문제를 최소화하고 2차 사용자간의 데이터 채널 선택시 발생하는 출돌(collision)을 줄임으로써 네트워크의 처리율을 증가시킬 수 있음을 보였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.837-844
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• 2019

본 논문에서는 VANET(: Vehicular Ad Hoc Networks)환경에서 비-안전 애플리케이션을 위한 낮은 지연을 제공하기 위해 AMBM(: Adaptive Multi-channel Backoff Machisum)-MAC 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 우선 순위가 다른 비-안전 패킷간의 처리량의 극대화를 위해 WSA(: WAVE Service Advertisement)의 CW(: C hannel window)를 동적으로 조정하여 비-안전 패킷의 서비스품질을 보장한다. 또한 SC(: Service Channel)를 위한 채널조정 및 타임슬롯예약을 하기 위해 많은시간을 할당하고 CW 및 최적 CCI(: CC Interval)를 동적으로 조정함으로서 IEEE 1609.9, C-MAC(: Coordinated multi-channel MAC), Q-VCI(QoS Variable CCH Interval) 프로토콜보다 노드가 증가할 때 전송지연이 감소됨을 보인다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제13권5호
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• pp.1229-1242
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• 2017

In this paper, an interference aware distributed multi-channel MAC (IDMMAC) protocol is proposed for wireless sensor and actor networks (WSANs). The WSAN consists of a huge number of sensors and ample amount of actors. Hence, in the IDMMAC protocol a lightweight channel selection mechanism is proposed to enhance the sensor's lifetime. The IDMMAC protocol divides the beacon interval into two phases (i.e., the ad-hoc traffic indication message (ATIM) window phase and data transmission phase). When a sensor wants to transmit event information to the actor, it negotiates the maximum packet reception ratio (PRR) and the capacity channel in the ATIM window with its 1-hop sensors. The channel negotiation takes place via a control channel. To improve the packet delivery ratio of the IDMMAC protocol, each actor selects a backup cluster head (BCH) from its cluster members. The BCH is elected based on its residual energy and node degree. The BCH selection phase takes place whenever an actor wants to perform actions in the event area or it leaves the cluster to help a neighbor actor. Furthermore, an interference and throughput aware multi-channel MAC protocol is also proposed for actor-actor coordination. An actor selects a minimum interference and maximum throughput channel among the available channels to communicate with the destination actor. The performance of the proposed IDMMAC protocol is analyzed using standard network parameters, such as packet delivery ratio, end-to-end delay, and energy dissipation, in the network. The obtained simulation results indicate that the IDMMAC protocol performs well compared to the existing MAC protocols.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제1권1호
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• pp.42-48
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• 2006

본 논문에서는 해저의 이동체 사이의 효과적인 다중 초음파 데이타 통신을 위한다중 초음파 접속제어 프로토콜을 제안 하였다. 논리계층에서의 프로토콜은 모선과 수중 이동체간에 다중 채널 통신이 가능하고 논리계층간의 peer to peer 통신이 가능함을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 접속제어 프로토콜은 수중 통신 시스템의 여러 가지 수중 물리적 환경에서 전파지연 시간에 무관하게 최대 수율을 보장하고 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 다중 전송채널을 이용하여 수중에서 고속 데이터 전송의 가능함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.37-44
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• 2016

스펙트럼의 자원의 부족으로 인하여 자원을 효율적으로 사용하는 기술이 중요한 기술이 되었고, 이에 따른 연구가 활발히 이루어지고 있다. 스펙트럼 자원을 효율적으로 사용하기 위한 방법으로 인지무선통신이 제안되었으며 부 사용자들은 주 사용자가 채널을 점유하지 않을 때 채널을 할당받게 된다. 따라서 인지무선 네트워크에서 부 사용자들간의 불공평성 문제가 발생할 수 있으며 멀티채널에서 각 채널들은 주 사용자의 트래픽 패턴에서 따라 서로 다른 채널 품질을 갖게 된다. 본 논문에서는 부 사용자간의 공평성을 보장하면서도 가용한 스펙트럼 자원의 채널 품질을 고려한 MAC 프로토콜을 제안하고 시뮬레이션을 통해 제안된 MAC 프로토콜의 성능을 비교 분석하였다.