WPAN을 위한 가상 슬롯 기반 다중 접근 방식 = Virtual Slot Multiple Access for Wireless Personal Area Network

국문 초록 (Abstract)

WPAN환경에서 고속 저속 네트워크를 위한 표준 IEEE 802.15.3과 IEEE 802.15.4이 설계되었다. 현재 WPAN 표준에서 제시하는 MAC 프로토콜의 다중 접근 방식은 CSMA방식과 TDMA방식을 분리하여 결합한 방식이다. TDMA부분에서는 PNC(Piconet Coordinator)에 의해 가변적인 길이의 timeslot이 각 station에 할당된다. 그리고 각 timeslot내에는 여러 개의 데이터 패킷이 전송 가능한 multi-frame TDMA구조를 이루고 있다. 하지만 표준에서 정의하는 다중 접근 방식은 VBR (Variable Bit Rate)과 같이 데이터 전송률의 변화가 빈번한 데이터 서비스를 효율적으로 지원하기 어렵다. 이러한 특성의 데이터 트래픽에서는 superframe 내에 많은 수의 idle timeslot을 발생시키므로 시스템의 throughput을 감소시키고 delay를 증가시키게 된다. 본 논문에서는 가상 슬롯 기반의 다중 접근 방식인 VSMA(Virtual Slot Multiple Access)를 제안한다. 제안하는 기법은 multi-frame TDMA의 환경에서 성능을 향상시킬 수 있는 기법으로서 가상 슬롯을 할당 받은 station은 높은 접근 우선 순위를 갖고 그 밖의 station은 낮은 접근 우선 순위를 갖게 하여 채널을 효과적으로 사용할 수 있는 기법이다. 다양한 환경에서의 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제안한 기법이 효율적인 채널 사용을 통해서 향상된 성능을 보인다는 것을 증명하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

IEEE802.15.3 and IEEE802.15.4 have defined the hybrid MAC protocols based on TDMA and CSMA where a multi-frame TDMA structure is employed so that multiple data frames can be transmitted within one timeslot to guarantee minimum delay bounds of isochroous traffic. However, TDMA has an intrinsic problem that cannot dynamically allocate optimal length of timeslot to each station. Therefore the idle timeslot can be produced by stations when each transmission queue is instantaneously empty during its timeslot, which would waste lots of timeslots especially in the multi-frame TDMA systems. In this paper, we propose a more flexible multiple-access scheme for the multi-frame TDMA system based on the concept of virtual slot which is accessible by every station with the highest priority for slot owner and lower priority for other stations. Finally, our simulation results from various environments show that proposed scheme can achieve magnitude improvement of total system throughput and average message delay by maximizing channel utilization.