KR20190108330A - Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법 및 그 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190108330A
KR20190108330A KR1020180029706A KR20180029706A KR20190108330A KR 20190108330 A KR20190108330 A KR 20190108330A KR 1020180029706 A KR1020180029706 A KR 1020180029706A KR 20180029706 A KR20180029706 A KR 20180029706A KR 20190108330 A KR20190108330 A KR 20190108330A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
epoch
remind
backoff
backoff coefficient
coefficient
Prior art date
Application number
KR1020180029706A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102034105B1 (ko
Inventor
진 후
서준배
Original Assignee
한양대학교 에리카산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 에리카산학협력단 filed Critical 한양대학교 에리카산학협력단
Priority to KR1020180029706A priority Critical patent/KR102034105B1/ko
Publication of KR20190108330A publication Critical patent/KR20190108330A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102034105B1 publication Critical patent/KR102034105B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access, e.g. scheduled or random access
    • H04W74/08—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access]
    • H04W74/0833—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access] using a random access procedure
    • H04W74/0841—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access] using a random access procedure with collision treatment
    • H04W74/085—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access] using a random access procedure with collision treatment collision avoidance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/04—Error control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Abstract

본 실시예는 Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 일 실시예는 Pure ALOHA 프로토콜을 사용하는 무선 네트워크에서 AP가 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법에 있어서, k번째 에포크(epoch)에 대한 채널 유휴 시간(idle time)
Figure pat00168
를 측정하는 채널 유휴 시간 측정 단계, k번째 에포크의 백오프 계수
Figure pat00169
를 계산하기 위한 랜덤 샘플 집합
Figure pat00170
를 갱신하는 랜덤 샘플 집합 갱신 단계,
Figure pat00171
,
Figure pat00172
및 (k-1)번째 에포크에 대한 백오프 계수
Figure pat00173
을 기초로 k번째 에포크의 백오프 계수
Figure pat00174
를 계산하는 백오프 계수 계산 단계 및
Figure pat00175
값을 복수의 단말에 브로드캐스팅하는 브로드캐스트 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

Description

Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법 및 그 장치{Methods for controlling packet retransmission of end device for wireless network using Pure ALOHA and Apparatuses thereof}
본 실시예들은 Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 AP(Access Point)가 단말의 패킷 재전송에 사용되는 최적의 백오프 계수를 설정하여, 무선 네트워크의 처리량(throughput)을 증가시키고 백로그(backlog) 사이즈를 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
차세대 무선 통신에서는 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 사물 인터넷(IoT, Internet of Things)의 중요성이 강조되고 있다. 이러한 사물 인터넷과 관련된 기술로는 3GPP의 NB(Narrow-band) IoT와 함께 LoRaWAN이 있다.
LoRaWAN은 네트워크와 연결되어 배터리로 동작하는 무선 장치(ex. 센서, 단말 등)를 위한 LPWAN(Low Power Wide Area Network)에 관한 기술로서, Pure ALOHA 프로토콜을 사용한다.
Pure ALOHA는 네트워크 상의 각 장치가 서로 동기화(synchronization)을 수행하지 않고, 패킷을 전송하기 전에 통신 채널을 Listen하지 않는 다중 접속 제어 프로토콜(Multiple Access Control Protocol)이다. 따라서, 각 장치가 동일한 채널로 패킷을 보내는 과정에서 충돌(collision) 또는 전송 실패가 발생할 수 있다.
Pure ALOHA 프로토콜을 사용하는 단말이 패킷을 재전송하는 방식으로는 크게 IFT(immediate first transmission)과 DFT(delayed first transmission) 방식이 있다. IFT 방식을 사용하는 경우에 단말은 재전송할 패킷이 있으면 즉시 패킷을 전송하는 반면, DFT 방식을 사용하는 경우에 단말은 충돌 또는 전송 실패를 인지한 후 랜덤한 백오프(backoff) 시간 간격 이후에 패킷을 재전송하게 된다. 따라서 DFT 방식을 사용하는 Pure ALOHA 프로토콜에서는 무선 네트워크 상의 단말에 대해서, 패킷 재전송을 위한 백오프 시간 간격을 제어하는 방법에 따라 무선 네트워크의 처리량(throughput) 및 백로그(backlog) 사이즈가 크게 달라질 수 있다.
본 실시예들의 목적은 Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송에 사용되는 최적의 백오프 계수를 설정하여, 무선 네트워크의 처리량(throughput)을 증가시키고 백로그(backlog) 사이즈, 즉 백로그된 단말의 수를 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
전술한 과제를 해결하기 위해서 안출된 일 실시예는 Pure ALOHA 프로토콜을 사용하는 무선 네트워크에서 AP(Access Point)가 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법에 있어서, k번째 에포크(epoch)에 대한 채널 유휴 시간(idle time)
Figure pat00001
를 측정하는 채널 유휴 시간 측정 단계, k번째 에포크의 백오프 계수
Figure pat00002
를 계산하기 위한 랜덤 샘플 집합
Figure pat00003
를 갱신하는 랜덤 샘플 집합 갱신 단계,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
및 (k-1)번째 에포크에 대한 백오프 계수
Figure pat00006
을 기초로 k번째 에포크의 백오프 계수
Figure pat00007
를 계산하는 백오프 계수 계산 단계 및
Figure pat00008
값을 복수의 단말에 브로드캐스팅하는 브로드캐스트 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
또한, 일 실시예는 Pure ALOHA 프로토콜을 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 AP(Access Point)에 있어서, k번째 에포크(epoch)에 대한 채널 유휴 시간(idle time)
Figure pat00009
를 측정하는 채널 유휴 시간 측정부, k번째 에포크의 백오프(backoff) 계수
Figure pat00010
를 계산하기 위한 랜덤 샘플 집합
Figure pat00011
를 갱신하는 랜덤 샘플 집합 갱신부,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
및 (k-1)번째 에포크에 대한 백오프 계수
Figure pat00014
을 기초로 k번째 에포크의 백오프 계수
Figure pat00015
를 계산하는 백오프 계수 계산부 및
Figure pat00016
값을 복수의 단말에 브로드캐스팅하는 브로드캐스트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 AP를 제공한다.
본 실시예를 통해 Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송에 사용되는 최적의 백오프 계수를 설정하여, 무선 네트워크의 처리량(throughput)을 증가시키고 백로그(backlog) 사이즈, 즉 백로그된 단말의 수를 감소시키기 위한 방법 및 장치를 지원할 수 있다.
도 1은 Pure ALOHA 프로토콜을 사용하는 무선 네트워크의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 AP의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에서 AP가 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 실시예를 실행했을 때 예상되는 백로그된(backlogged) 단말의 수의 변화를 기존 Pure ALOHA 시스템을 실행했을 때의 백로그된 단말의 수의 변화와 비교한 그래프이다.
도 5는 본 실시예를 실행했을 때의 처리량(throughput), 지연(delay), 백로그 사이즈(backlog size)의 값을 기존 Pure ALOHA 시스템을 실행했을 때의 처리량(throughput), 지연(delay), 백로그 사이즈(backlog size)와 비교한 표이다.
이하, 본 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 Pure ALOHA 프로토콜을 사용하는 무선 네트워크의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
Pure ALOHA 프로토콜을 사용하는 무선 네트워크에는 우선 AP(Access Point)(110)가 존재한다. 그리고 AP(110)에는 복수 개의 단말(End Device)과 연결될 수 있다. 단말 120, 130, 140, 150은 각각 AP(110)에게 패킷을 전송할 수 있는데, 이 때 두 개 이상의 단말이 동일한 시간에 AP(110)에게 패킷 전송을 시도하면 한 단말에서 전송하는 패킷의 프레임과 다른 단말에서 전송하는 패킷의 프레임이 겹치면서 충돌(collision)이 발생할 수 있다.
이 때, 전술한 바와 같이 각 단말이 AP(110)로 패킷을 전송하는 과정에서 충돌이 발생할 때 패킷 재전송을 하는 방식으로 DFT(Delayed First Transmission) 방식을 사용할 수 있다. DFT 방식을 사용하는 경우에, 백로그된(backlogged) 단말, 즉 재전송할 패킷을 가지고 있는 단말은 충돌 또는 전송 실패를 인지하면 랜덤한 백오프(backoff) 시간 간격 이후에 패킷 재전송을 시도하게 된다.
전술한 백오프 시간 간격을 선택하는 방법의 일 예로, 각 단말은 AP(110)가 브로드캐스트하는 백오프 계수 β를 수신하고, 1/β을 평균으로 하는 지수 분포(exponential distribution) 함수로부터 랜덤하게 백오프 시간 간격을 선택할 수 있다. 지수 분포는 어떤 사건이 발생할 때까지의 대기 시간에 대한 연속확률분포, 즉 사건과 사건 사이의 '경과 시간'에 대한 확률 분포를 나타내기 위해 사용되며, 지수 형태(
Figure pat00017
)로 표현된다. 지수 분포는 창구의 평균 대기 시간, 도착 시간, 고장율 등을 모형화하는데 적합한 확률 분포이다.
AP가 단말에 브로드캐스트하는 백오프 계수 β는 시간에 따라 갱신될 수 있다. 특히, 단말과 AP 간에 통신이 발생하는 채널의 상태와 이전의 백오프 계수 값을 기초로 갱신될 수 있다.
이 때, 전술한 백오프 계수 값이 갱신되는 시점을 판단하기 위해서 에포크(epoch)를 설정할 수 있다. 예를 들어 단말과 AP 간에 통신이 발생하는 채널이 유휴(idle) 상태에 들어간 이후부터 특정 단말이 패킷 전송을 성공하거나 또는 단말 간 충돌이 발생하기까지의 시간 간격을 하나의 에포크로 설정할 수 있다.
단말과 AP간의 무선 통신이 시작된 이후 패킷 전송 또는 충돌이 발생할 때마다 새로운 에포크가 생성된다. 이 때, 에포크를 구분하기 위하여 에포크의 인덱스 k를 설정할 수 있다. 단말과 AP간의 무선 통신이 시작될 때 최초 k = 0 이고, 이후 패킷 전송 또는 충돌이 발생할 때마다 k값은 1씩 증가하며 각 에포크를 0번째 에포크, 1번째 에포크, 2번째 에포크...로 설정할 수 있다.
본 실시예는 임의의 에포크인 k번째 에포크에서 AP가 단말에 브로드캐스트하는 백오프 계수 β를 갱신하여, AP가 단말의 패킷 재전송을 제어하는 내용에 대해 설명한다.
도 2는 본 실시예에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 AP의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, AP(200)는 채널 유휴 시간 측정부(210), 랜덤 샘플 집합 갱신부(220), 백오프 계산부(230), 브로드캐스트부(240)를 포함할 수 있다.
채널 유휴 시간 측정부(210)는 k번째 에포크에 대한 채널 유휴 시간(idle time)인
Figure pat00018
를 측정할 수 있다.
만약 이전 (k-1)번째 에포크에서 AP로 패킷을 전송할 단말의 개수를
Figure pat00019
이라 하고, 각 단말이 AP로부터 수신한 백오프 계수 β에 대해 1/β을 평균으로 하는 지수 분포(exponential distribution) 함수로부터 랜덤하게 패킷 재전송 시간 간격을 선택한다고 가정하면, 이 때
Figure pat00020
값은 평균이
Figure pat00021
인 지수 분포(exponential distribution)을 따르게 된다.
랜덤 샘플 집합 갱신부(220)는 k번째 에포크에 대한 백오프 계수인
Figure pat00022
를 계산하기 위한 랜덤 샘플 집합
Figure pat00023
를 갱신할 수 있다.
Figure pat00024
는 k번째 에포크에서 무선 네트워크 시스템의 상태를 나타내기 위한 랜덤한 샘플값의 집합을 나타낸다.
Figure pat00025
는 길이가
Figure pat00026
인
Figure pat00027
의 열 벡터(column vector)로서 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
여기서
Figure pat00028
는
Figure pat00029
의 개수, 즉 샘플값의 개수를 나타내며, AP에 의해 임의로 설정될 수 있다.
Figure pat00030
의 값이 클 수록 많은 샘플을 사용한다는 의미이므로 백로그 사이즈 추정의 정확도를 높일 수 있다. 일 예로
Figure pat00031
는 50으로 설정될 수 있다.
Figure pat00032
수학식 1에서
Figure pat00033
의 구성 요소인
Figure pat00034
내지
Figure pat00035
는 각각 별도의 랜덤한 샘플값을 나타낸다.
최초 단계, 즉 k=0일 때
Figure pat00036
(i는 1에서
Figure pat00037
사이의 정수)를 정하기 위해 정규 분포(normal distribution) 함수를 이용할 수 있다. 일 예로
Figure pat00038
은 평균이 100이고 표준 편차가 1인 정규 분포 함수에서 값을 선택하되, 단 샘플값이 음수가 되는 것을 방지하기 위해서 선택된 값이 0보다 작을 경우에는 0으로 설정한다.
에포크가 반복되면서 k번째 에포크에서 사용하는 랜덤 샘플 집합
Figure pat00039
는 (k-1)번째 에포크에서 사용한 랜덤 샘플 집합
Figure pat00040
을 기초로 갱신될 수 있다.
구체적으로 랜덤 샘플 집합
Figure pat00041
는 전술한
Figure pat00042
을 인자로 하는 리샘플링 함수의 결과값에 각 요소마다 추가 계수값을 더하여 갱신될 수 있다.
리샘플링 함수는
Figure pat00043
의 각 요소의 확률값을 시드(seed)로 하여 새로운 랜덤 샘플 집합을 추출하기 위한 함수로서, 이 때, 리샘플링 함수는 후술할
Figure pat00044
를 추가 인자로 사용할 수 있다.
리샘플링 함수의 결과값에 각 요소마다 추가 계수값을 더 하는 이유는 리샘플링 과정에서 랜덤 샘플 집합의 각 요소의 값이 겹치는 degeneracy 문제를 방지하기 위함이다.
이 때, 추가 계수값을 구하는 방법의 일 예로서 추가 계수값은 평균이 0인 정규 분포(normal distribution) 함수로부터 랜덤하게 선택될 수 있다. 추가 계수값을 선택하기 위한 정규 분포 함수의 표준편차는 시뮬레이션에 따라 최적의 값을 선택할 수 있는데, 일 예로 표준편차의 값은
Figure pat00045
일 수 있다.
단,
Figure pat00046
을 인자로 하는 리샘플링 함수의 결과값에 각 요소 별로 추가 계수값을 더한 후, 각 요소 중 음수인 값을 가지는 요소에 대해서는 0으로 설정하여 음수의 값이 되지 않도록 할 수 있다.
백오프 계수 계산부(230)는 채널 유휴 시간 측정부(210)에서 측정된 유휴 시간
Figure pat00047
와 랜덤 샘플 집합 갱신부(220)에서 갱신된
Figure pat00048
, 그리고 이전 에포크인 (k-1)번째 에포크에 대한 백오프 계수인
Figure pat00049
을 기초로 하여 k번째 에포크에 대한 백오프 계수인
Figure pat00050
를 계산할 수 있다.
이 때,
Figure pat00051
를 구하기 위해서 우선 확률 집합
Figure pat00052
를 구할 수 있다.
Figure pat00053
는 측정된 유휴 시간
Figure pat00054
일 때 가능한 확률의 집합을 의미하며 각 요소는 지수 분포(exponential distributed) 함수로 표현될 수 있다.
Figure pat00055
는
Figure pat00056
와 마찬가지로 길이가
Figure pat00057
인 열 벡터(column vector)로서 다음 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00058
수학식 2에서
Figure pat00059
의 구성 요소인
Figure pat00060
내지
Figure pat00061
는 각각 별도의 확률값을 나타낸다.
이 때,
Figure pat00062
는
Figure pat00063
,
Figure pat00064
,
Figure pat00065
에 의해 다음의 수학식 3과 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00066
결정된
Figure pat00067
를 기초로
Figure pat00068
는 다음과 같이 구할 수 있다.
우선,
Figure pat00069
를 기초로 다음의 수학식 4와 같이
Figure pat00070
를 구할 수 있다.
Figure pat00071
수학식 4에서
Figure pat00072
는
Figure pat00073
를 전치(transpose)한 행렬을 의미하며,
Figure pat00074
는
Figure pat00075
와 마찬가지로 길이가
Figure pat00076
인
Figure pat00077
의 열 벡터(column vector)로서 모든 요소의 값이 1인 행렬, 즉 [1,1,1, ... ,1]을 의미한다. 즉,
Figure pat00078
는
Figure pat00079
의 각 요소값을
Figure pat00080
와
Figure pat00081
의 곱, 즉
Figure pat00082
의 모든 요소의 값의 합인 (
Figure pat00083
)으로 나눈 열 벡터를 의미한다.
전술한
Figure pat00084
와
Figure pat00085
를 이용하여
Figure pat00086
는 다음의 수학식 5와 같이 구할 수 있다.
Figure pat00087
브로드캐스트부(240)는 백오프 계수 계산부(230)에서 계산된 백오프 계수
Figure pat00088
를 복수의 단말에 브로드캐스팅할 수 있다.
전술한 바와 같이 각 단말은 k번째 에포크에서 AP가 브로드캐스트하는 백오프 계수
Figure pat00089
를 수신하고,
Figure pat00090
을 평균으로 하는 지수 분포(exponential distribution) 함수에서 랜덤하게 백오프 시간 간격을 선택할 수 있다.
도 3은 본 실시예에서 AP가 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 도 2에서 설명한 AP(200)에 의해 본 방법이 실시되는 것을 예로 설명한다.
도 3을 참조하면, AP(200)의 채널 유휴 시간 측정부(210)는 k번째 에포크(epoch)에 대한 채널 유휴 시간(idle time)인
Figure pat00091
를 측정할 수 있다(S310).
그리고 AP(200)의 랜덤 샘플 집합 갱신부(220)는 k번째 에포크의 백오프 계수인
Figure pat00092
를 계산하기 위해 랜덤 샘플 집합
Figure pat00093
를 갱신할 수 있다(S320).
이 때, 전술한 바와 같이 k번째 에포크에서 사용하는 랜덤 샘플 집합
Figure pat00094
는 (k-1)번째 에포크에서 사용한 랜덤 샘플 집합
Figure pat00095
을 기초로 갱신될 수 있다.
구체적으로 랜덤 샘플 집합
Figure pat00096
는 전술한
Figure pat00097
을 인자로 하는 리샘플링 함수의 결과값에 각 요소 별로 추가 계수값을 더한 값으로 갱신될 수 있다. 이 때, 각 요소 별로 추가 계수값을 더 하는 이유는 리샘플링 과정에서 랜덤 샘플 집합의 각 요소의 값이 겹치는 문제를 방지하기 위함이다.
이 때, 추가 계수값을 구하는 방법의 일 예로서 추가 계수값은 평균이 0인 정규 분포(normal distribution) 함수로부터 랜덤하게 선택될 수 있다. 추가 계수값을 선택하기 위한 정규 분포 함수의 표준편차는 미리 설정된 값에 따라 달라질 수 있다.
단,
Figure pat00098
을 인자로 하는 리샘플링 함수의 결과값에 추가 계수값을 더한 값이 음수일 경우에는 0으로 설정하여 음수의 값이 되지 않도록 할 수 있다.
그리고 AP(200)의 백오프 계수 계산부(230)는 채널 유휴 시간 측정부(210)에서 측정된
Figure pat00099
, 랜덤 샘플 집합 갱신부(220)에서 갱신된
Figure pat00100
와 이전 (k-1)번째 에포크에서의 백오프 계수인
Figure pat00101
을 기초로 하여 k번째 에포크의 백오프 계수
Figure pat00102
를 계산할 수 있다(S330).
이 때, 전술한 바와 같이
Figure pat00103
를 구하기 위해서 우선 확률 집합
Figure pat00104
를 구할 수 있으며,
Figure pat00105
는 전술한 수학식 3과 같이 결정될 수 있다.
그리고
Figure pat00106
를 기초로
Figure pat00107
를 전술한 수학식 4와 같이 계산할 수 있으며, S330 단계에서 갱신된
Figure pat00108
와
Figure pat00109
를 기초로
Figure pat00110
를 전술한 수학식 5와 같이 계산할 수 있다.
그리고 AP(200)의 브로드캐스트부(240)는 백오프 계수 계산부(230)에서 계산된
Figure pat00111
값을 복수의 단말에 브로드캐스팅할 수 있다(S340).
전술한 바와 같이, AP(200)로부터 브로드캐스트된
Figure pat00112
를 수신한 각 단말은
Figure pat00113
를 평균으로 하는 지수 분포(exponential distribution) 함수로부터 랜덤하게 패킷 재전송 간격을 선택할 수 있다.
도 4는 본 실시예를 실행했을 때 예상되는 백로그된(backlogged) 단말의 수의 변화를 기존 Pure ALOHA 시스템을 실행했을 때의 백로그된 단말의 수의 변화와 비교한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 도 4의 (a)는 기존 Pure ALOHA 시스템을 실행했을 때의 백로그된 단말의 수를 IFT와 DFT 방식에 따라 나타낸 그래프이다. 그래프의 x축은 에포크의 인덱스를 나타내는 k값이고, y축인
Figure pat00114
는 k번째 에포크에서의 백로그된 단말의 수를 의미한다. 도 4에서 패킷 도착 비율(package arrival rate)인 G 값은 0.19이다.
도 4의 (b)는 본 실시예를 실행했을 때의 백로그된 단말의 수를 실제 시스템의 백로그 사이즈(System backlog size)와 예상 백로그 사이즈(Estimated backlog size)로 구분하여 나타낸 그래프이다. 도 4의 (a)와 마찬가지로 그래프의 x축은 에포크의 인덱스를 나타내는 k값이고, y축인
Figure pat00115
는 k번째 에포크에서의 백로그된 단말의 수를 의미한다.
도 4의 (a)와 (b)를 비교하면 도 4의 (a)에서는 k가 증가함에 따라
Figure pat00116
가 20 이하로 유지되고, 도 4의 (b)에서 IFT 방식 및 DFT 방식이
Figure pat00117
가 20 이상인 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 실시예가 기존의 Pure ALOHA 시스템에 비해 보다 더 효율적인 시스템이라는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 실시예를 실행했을 때의 처리량(throughput), 지연(delay), 백로그 사이즈(backlog size)의 값을 기존 Pure ALOHA 시스템을 실행했을 때의 처리량(throughput), 지연(delay), 백로그 사이즈(backlog size)와 비교한 표이다.
도 5에서 Controlled System가 본 실시예를 의미하며 Uncontrolled DFT는 DFT 방식을 사용하는 기존 Pure ALOHA 시스템, Uncontrolled IFT는 IFT 방식을 사용하는 기존 Pure ALOHA 시스템을 의미한다.
도 5에서 G는 패킷 도착 비율(packet arrival rate),
Figure pat00118
는 처리량,
Figure pat00119
은 백로그 사이즈,
Figure pat00120
는 지연을 의미하고 ana.는 실제 측정값, sim.은 시뮬레이션 결과값을 의미한다. 도 5를 참조하면 모든 경우에 대해, 본 실시예에서의 처리량, 백로그 사이즈, 지연이 기존 Pure ALOHA 시스템에서의 처리량, 백로그 사이즈, 지연에 비하여 개선된 것을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예에 개시된 내용은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. Pure ALOHA 프로토콜을 사용하는 무선 네트워크에서 AP(Access Point)가 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법에 있어서,
    k번째 에포크(epoch)에 대한 채널 유휴 시간(idle time)
    Figure pat00121
    를 측정하는 채널 유휴 시간 측정 단계;
    k번째 에포크의 백오프 계수
    Figure pat00122
    를 계산하기 위한 랜덤 샘플 집합
    Figure pat00123
    를 갱신하는 랜덤 샘플 집합 갱신 단계;
    상기
    Figure pat00124
    , 상기
    Figure pat00125
    및 (k-1)번째 에포크에 대한 백오프 계수
    Figure pat00126
    을 기초로 k번째 에포크의 백오프 계수
    Figure pat00127
    를 계산하는 백오프 계수 계산 단계; 및
    상기
    Figure pat00128
    값을 복수의 단말에 브로드캐스팅하는 브로드캐스트 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각 단말은,
    Figure pat00129
    를 평균으로 하는 지수 분포(exponential distribution) 함수로부터 랜덤하게 패킷 재전송 간격을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 랜덤 샘플 집합은,
    (k-1)번째 에포크의 랜덤 샘플 집합
    Figure pat00130
    을 인자로 하는 리샘플링 함수의 결과값에 각 요소 별로 추가 계수값을 더한 값으로 갱신되는 것을 특징으로 하되,
    상기 추가 계수값은,
    평균이 0인 정규 분포(normal distribution) 함수로부터 랜덤하게 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 백오프 계수 계산 단계는,
    상기
    Figure pat00131
    ,
    Figure pat00132
    및
    Figure pat00133
    를 기초로 확률 집합
    Figure pat00134
    를 구하고,
    상기 확률 집합
    Figure pat00135
    를 기초로 상기
    Figure pat00136
    를 계산하되,
    상기
    Figure pat00137
    는,
    Figure pat00138
    로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 백오프 계수 계산 단계는,
    상기
    Figure pat00139
    와 모든 요소값이 1인 행렬인
    Figure pat00140
    를 기초로
    Figure pat00141
    를 구하고,
    상기
    Figure pat00142
    는
    Figure pat00143
    로 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. Pure ALOHA 프로토콜을 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 AP(Access Point)에 있어서,
    k번째 에포크(epoch)에 대한 채널 유휴 시간(idle time)
    Figure pat00144
    를 측정하는 채널 유휴 시간 측정부;
    k번째 에포크의 백오프(backoff) 계수
    Figure pat00145
    를 계산하기 위한 랜덤 샘플 집합
    Figure pat00146
    를 갱신하는 랜덤 샘플 집합 갱신부;
    상기
    Figure pat00147
    , 상기
    Figure pat00148
    Figure pat00149
    및 (k-1)번째 에포크에 대한 백오프 계수
    Figure pat00150
    을 기초로 k번째 에포크의 백오프 계수
    Figure pat00151
    를 계산하는 백오프 계수 계산부; 및
    상기
    Figure pat00152
    값을 복수의 단말에 브로드캐스팅하는 브로드캐스트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 AP.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 각 단말은,
    Figure pat00153
    를 평균으로 하는 지수 분포(exponential distribution) 함수로부터 랜덤하게 패킷 재전송 간격을 선택하는 것을 특징으로 하는 AP.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 랜덤 샘플 집합은,
    (k-1)번째 에포크의 랜덤 샘플 집합
    Figure pat00154
    을 인자로 하는 리샘플링 함수의 결과값에 각 요소 별로 추가 계수값을 더한 값으로 갱신되는 것을 특징으로 하되,
    상기 추가 계수값은,
    평균이 0인 정규 분포(normal distribution) 함수로부터 랜덤하게 선택되는 것을 특징으로 하는 AP.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 백오프 계수 계산부는,
    상기
    Figure pat00155
    ,
    Figure pat00156
    및
    Figure pat00157
    를 기초로 확률 집합
    Figure pat00158
    를 구하고,
    상기 확률 집합
    Figure pat00159
    를 기초로 상기
    Figure pat00160
    를 계산하되,
    상기
    Figure pat00161
    는,
    Figure pat00162
    로 결정되는 것을 특징으로 하는 AP.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 백오프 계수 계산부는,
    상기
    Figure pat00163
    와 모든 요소값이 1인 행렬인
    Figure pat00164
    를 기초로
    Figure pat00165
    를 구하고,
    상기
    Figure pat00166
    는
    Figure pat00167
    로 계산되는 것을 특징으로 하는 AP.
KR1020180029706A 2018-03-14 2018-03-14 Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법 및 그 장치 KR102034105B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180029706A KR102034105B1 (ko) 2018-03-14 2018-03-14 Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법 및 그 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180029706A KR102034105B1 (ko) 2018-03-14 2018-03-14 Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법 및 그 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190108330A true KR20190108330A (ko) 2019-09-24
KR102034105B1 KR102034105B1 (ko) 2019-10-21

Family

ID=68068759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180029706A KR102034105B1 (ko) 2018-03-14 2018-03-14 Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법 및 그 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102034105B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050023701A (ko) * 2003-09-02 2005-03-10 삼성전자주식회사 랜덤 액세스 방식에서의 백오프 제어 방법 및 그프로그램을 기록한 기록매체
US7292598B2 (en) * 2000-12-18 2007-11-06 Texas Instruments Incorporated Adaptive algorithms for optimal control of contention access

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7292598B2 (en) * 2000-12-18 2007-11-06 Texas Instruments Incorporated Adaptive algorithms for optimal control of contention access
KR20050023701A (ko) * 2003-09-02 2005-03-10 삼성전자주식회사 랜덤 액세스 방식에서의 백오프 제어 방법 및 그프로그램을 기록한 기록매체

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DRAFT(1994) *
DRAFT(2003) *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102034105B1 (ko) 2019-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10484162B2 (en) Full duplex transmission setup and release mechanism
JP4708978B2 (ja) 高スループットを実現する通信システム、通信端末、セッション中継装置、及び通信プロトコル
US8160090B2 (en) Communication apparatus for performing contention control
TWI466564B (zh) 應用在通訊系統之傳輸功率調整方法及其裝置
WO2013074424A4 (en) Method and apparatus for determining distance in a wi-fi network
JP2008187725A (ja) 無線パケット通信方法および無線パケット通信装置
JP2012074765A (ja) 無線装置、通信障害対策方法および通信障害対策プログラム
JP5811895B2 (ja) 通信装置及び通信方法
Choi et al. Activity probability-based performance analysis and contention control for IEEE 802.11 WLANs
Lee et al. A performance analysis of block ACK scheme for IEEE 802.11 e networks
CN109673021B (zh) 业务时延确定方法
KR101230750B1 (ko) 무선 랜 시스템에서 데이터 전송 장치 및 방법
JP2014204443A (ja) コンテンション・アクセス・ネットワーク向けの輻輳制御の方法
JP2011234320A (ja) ウィンドウ制御装置、ウィンドウ制御方法およびウィンドウ制御プログラム
KR101628377B1 (ko) 통신 시스템에서 혼잡 제어를 수행하는 장치 및 방법
KR102034105B1 (ko) Pure ALOHA를 사용하는 무선 네트워크에서 단말의 패킷 재전송을 제어하는 방법 및 그 장치
US20120063339A1 (en) Method and apparatus for transmitting packet in wireless network
CN110620939A (zh) 一种网络状态确定方法、装置、电子设备及存储介质
Martorell et al. Non-saturated IEEE 802.11 networks. A hierarchical 3D Markov model
JP2009049588A (ja) 無線環境の時間占有率を監視する無線環境監視装置及びプログラム
US7154850B1 (en) Wireless data transmission using time out control
US20170245305A1 (en) Wireless Communication Methods and Apparatus
Park et al. Queueing analysis of IEEE 802.11 MAC protocol in wireless LAN
US11589151B1 (en) Audio data communication method and wireless audio system
Joon et al. Modelling of IEEE 802.11 DCF in the presence of hidden nodes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant