제3세대 시스템을 위한 무선접속방식의 비교-Ⅱ : 혼합 TDMA/CDMA 방식

이순규,남옥우,김재형 창원대학교 산업기술연구소 2001 産技硏論文集 Vol.15 No.-

In this paper, we examined TDMA/CDMA hybrid cell schemes which use the merit of TDMA and CDMA schemes. The candidates are as follows. TDMA/CDMA hybrid schemes of FRAMES FMA1(TDMA with spread), Intracell TDMA/Intercell CDMA hybrid cell schemes and TDMA/CDMA : multicode. If we combine these hybrid schemes with hierarchical cell systems, we acquire much performance improvement. On the other hand, we have a tendency to faded the merit of use of TDMA and CDMA schemes individually (e.g. spreading gain of CDMA system are reduced). Therefore appropriate combination of these two schemes guarantee the success of hybrid cell systems.

위성 MF-TDMA 시스템을 위한 효율적인 자원할당 기법

최병곤,여봉구,김승우,정원호,김경석 한국위성정보통신학회 2015 한국위성정보통신학회논문지 Vol.10 No.4

차기 군 위성 통신망 체계는 중계용량의 확대 및 강화된 통신 생존성을 위해 개발되고 있다. 이 중 중계용량의 확대를 위해서는 한정된 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있는 기술이 요구된다. 이에 따라 차기 군 위성 통신망 체계는 FDMA와 TDMA를 결합한 MF-TDMA(Multi Frequency-Time Division Multiple Access)기법을 적용할 것으로 예상된다. MF-TDMA는 다수의 시간과 주파수 구간으로 분할된 망 자원을 동적으로 운용함으로써 한정된 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있으며 자원 할당 성능은 각 지상단말에 대한 무선자원 할당 방식에 의해 결정된다. 본 논문에서는 차기 군 위성 통신망 체계에서 효율적인 MF-TDMA 자원 할당 기법을 제안하며, 기존의 자원 할당 기법들과 성능을 비교 및 분석하였다. 분석 항목으로는 Total Resource Efficiency, Reject Ratio, Computational Time, PSD의 분포를 이용하여 무선자원의 사용효율, 자원할당 실패 확률, 소요시간 및 채널 간섭을 분석하였다. Next generation military satellite communication systems have been developed for expanding capacity and survivability. As for expanding capacity, the communication systems require efficient techonology to use limited resource. So, next generation communication systems are expected to use MF-TDMA technology. MF-TDMA is the technology which has the advantages of FDMA and TDMA. By using MF-TDMA, communication systems can use limited resource efficiently, and the performance of resource allocation depends on the allocation scheme. In this paper, we propose efficient allocation scheme for next generation military satellite communication systems. Also, we compare and analze performances such as Total Resource Efficient, Reject Ratio, Computational Time, PSD distribution with existing allocation schemes.

유비쿼터스 및 모바일 컴퓨팅 : 단일홉 무선 애드혹 네트워크에서 단순 TDMA 시스템을 위한 DESYNC 알고리즘 개선 방안

현상현 ( Sang Hyun Hyun ),이제율 ( Je Yul Lee ),양동민 ( Dong Min Yang ) 한국정보처리학회 2014 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.3 No.9

TDMA(Time Division Multiple Access)는 무선 네트워크에서 한정된 주파수 대역을 일정한 크기의 시간 단위인 슬롯으로 분할하고 사용자가 할당된 슬롯을 이용하여 통신할 수 있는 채널 접속 기술이다. TDMA에 사용되는 기술에 따라 동기와 비동기 방식으로 나눌 수 있다. TDMA의 동기화 과정은 복잡하고, 추가 장비가 필요할 수 있기 때문에 소규모 네트워크에 적합하지 않다. 반면, 비동기 방식의 DESYNC에서는 전역 클록(global clock)이나 기반 시설 도움 없이 동기화를 이룰 수 있다. 하지만 DESYNC는 동기화 완료하는 데 제법 시간이 걸리고, 소요되는 최대 지연 시간이 얼마인지 보장하지 못한다. 그래서 본 논문에서는 소규모 네트워크에 적합한 경량 동기화 기법인 C-DESYNC를 제안한다. C-DESYNC는 참가 하는 노드의 주기 시작 정보를 가지고 있는 GP(Global Packet) 신호와 노드들의 firing 개수를 이용하여 노드의 개수를 파악하고, 이 정보를 이용하여 동기화를 이룬다. 제시하는 알고리즘은 기존의 동기화 방식의 TDMA 기법에 비해 간단하여 비용 측면에서도 효율적이며, 동기화 완료시까지 걸리는 최대 지연시간을 보장한다. 시뮬레이션 결과를 통해서 C-DESYNC는 참가 노드 개수에 관계없이 오직 3 주기 내에 동기화 완료를 보장하는 것을 보여준다. TDMA(Time Division Multiple Access) is a channel access scheme for shared medium networks. The shared frequency is divided into multiple time slots, some of which are assigned to a user for communication. Techniques for TDMA can be categorized into two classes: synchronous and asynchronous. Synchronization is not suitable for small scale networks because it is complicated and requires additional equipments. In contrast, in DESYNC, a biologically-inspired algorithm, the synchronization can be easily achieved without a global clock or other infrastructure overhead. However, DESYNC spends a great deal of time to complete synchronization and does not guarantee the maximum time to synch completion. In this paper, we propose a lightweight synchronization scheme, C-DESYNC, which counts the number of participating nodes with (Global Packet) signal including the information about the starting time of a period. The proposed algorithm is mush simpler than the existing synchronization TDMA techniques in terms of cost-effective method and guarantees the maximum time to synch completion. Our simulation results show that C-DESYNC guarantees the completion of the synchronization process within only 3 periods regardless of the number of nodes.

제한적 CSMA를 이용한 Hybrid TDMA/CSMA MAC의 성능 향상

이왕종,이승형 한국ITS학회 2009 한국ITS학회논문지 Vol.8 No.1

본 논문에서는 타임 슬롯의 사용되지 않는 구간에서 효과적으로 CSMA를 수행하여 Hybrid TDMA/CSMA 프로토콜의 성능을 향상시키는 방법을 제안한다. Hybrid TDMA/CSMA 프로토콜은 디바이스들이 효율적으로 매체를 공유하기 위한 방법으로 TDMA 타임 슬롯의 사용되지 않는 구간을 CSMA 접속 방법을 이용하여 채널의 효율성을 높이고 성능을 개선한다. 그러나 CSMA 구간동안 여러 디바이스들이 경쟁을 벌이기 때문에 지연과 잦은 충돌이 발생하여 네트워크 성능이 낮아진다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 타임 슬롯에 따라 여유 구간에서 CSMA를 수행하는 디바이스를 제한하는 방법을 제안한다. 제안된 알고리즘은 CSMA 구간에서 경쟁을 벌이는 디바이스의 수를 줄여 경쟁으로 인한 전송 지연과 충돌 가능성을 감소시킨다. 이러한 지연과 충돌 가능성의 감소는 네트워크의 성능을 향상시킨다. 시뮬레이션을 통하여 본 논문에서 제안한 제한적 CSMA 방법과 기존의 Hybrid TDMA/CSMA 프로토콜의 성능을 비교하여 성능 향상을 검증한다. This paper proposes the efficient method of CSMA during an idle duration in the time slot. The hybrid TDMA/CSMA protocol is the method that shares the medium efficiently. This improves the channel efficiency and throughput by using CSMA method during the idle TDMA time slot. In CSMA duration, many devices start to compete with each other. This causes a low throughput because of a long delay and a frequent collision. In order to improve this problem, the proposed method reduces the number of devices that compete in the CSMA duration. Because the number of competed device is reduced, this proposed algorithm reduces the delay and collision probability. This decrements of delay and collision probability improve the networks. The simulation results show that the proposed limitive CSMA methods outperform any methods of hybrid TDMA/CSMA protocol.

전파 지연이 긴 공중 전술 TDMA 네트워크에서 송신자 간 거리 기반 보호 시간 제어 기법

백호기(Hoki Baek),임재성(Jaesung Lim),구자열(Jayeul Koo),오일혁(Ilhyuk Oh) 한국통신학회 2012 韓國通信學會論文誌 Vol.37 No.11(융합기술)

공중 전술 네트워크는 공대공 또는 공대지 작전에 사용되고 전파 지연이 크다는 특징이 있다. 모든 노드는 TDMA 기반의 브로드캐스팅을 사용하여 데이터를 공유한다. 공중 전술 네트워크에서는 긴 전파 지연으로 인한 충돌 때문에, 브로드캐스팅을 보장하기 위해서는 각 타임 슬롯마다 보호 시간이 필요하다. 그러나 보호 시간의 낭비로 인해 네트워크의 채널 이용률이 크게 저하될 수 있다. 본 논문에서는 송신자 간 거리 정보를 사용하여 보호 시간의 낭비를 줄여 채널 이용률을 향상시키면서 브로드캐스팅을 보장하는 Inter-Transmitter Distance-Based TDMA(ID-TDMA) 기법을 제안한다. 그리고 성능 평가를 통해 ID-TDMA의 효과성을 확인하였다. Airborne tactical networks is used to air-to-air or air-to-ground operation and have a large propagation delay. All nodes share the data by using TDMA-based broadcasting. In airborne tactical networks, each time slot needs the guard time to ensure the broadcasting because the collisions occur due to the large propagation delay. However, the channel utilization of the networks can be greatly degraded due to the waste of guard time. In this paper, we propose Inter-Transmitter Distance-Based TDMA (ID-TDMA) scheme which ensures the broadcasting while improving the channel utilization by reducing the guard time with the inter-transmitter distance information. The proposed scheme shows the effectiveness through the performance evaluation.

Link-16에서 이미지 전송을 위한 신뢰성 기반의 동적 TDMA 기법과 새로운 패킹 방법

백호기(Hoki Baek),임재성(Jaesung Lim),구자열(Jayeul Koo),진정환(Jeonghwan Jin),전필성(Philseong Chun),오일혁(Ilhyuk Oh) 한국통신학회 2012 韓國通信學會論文誌 Vol.37 No.11(융합기술)

Link-16은 가장 널리 사용 중인 전술데이터링크로써 TDMA(Time Division Multiple Access)를 기반으로 동작한다. Link-16은 안정적이지만 전송 속도가 매우 낮아 전술 메시지, 음성 등 작은 사이즈의 데이터 전송을 지원한다. 그러나 최근 효과중심작전(EBO: Effect-Based Operation)에 대한 관심이 증가하면서, Link-16을 통해 이미지와 같은 상황 인식 정보를 전송하려는 동향이 있다. 이미지는 기존 메시지에 비해 크기가 매우 크기 때문에 Link-16의 Static TDMA가 아닌 별도의 TDMA 스케줄링이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 Link-16의 MAC을 진화시킨 Link-16K를 제안하였다. Link-16K는 Link-16과 호환성을 유지한다. 그리고 이미지 전송을 효과적으로 지원하기 위해 DTDMA(Dynamic TDMA), 새로운 재전송 방법, 새로운 패킹 방법을 포함한다. 제안하는 아이디어의 시뮬레이션 결과를 통해 이미지 전송 시간이 단축되었고, 채널 효율성이 높아졌음을 확인하였다. Link-16 is a widely used TDL (Tactical Data Link) which uses TDMA (Time Division Multiple Access). Link-16 is a very low rate system, so it supports small size of data like tactical message and voice. However, there are related works to transmit situation awareness information like image due to the increasing interest about EBO(Effect-Based Operation), recently. Special TDMA scheduling is needed not static TDMA of Link-16 for image transmission because image data has much larger size than the existing tactical data. In this paper, we proposed Link-16K which enhances the Link-16 MAC. The proposed Link-16K is compatible with Link-16, and includes dynamic TDMA, new packing method, and an efficient retransmission scheme for image transmission effectively. We can see that image transmission delay is reduced and channel utilization is increased through simulation results of proposed idea

TDMA 기반 MANET을 위한 계층교차적 네트워크 동기 아키텍처 연구

서명환(Myunghwan Seo),김정식(Joung-Sik Kim),조형원(Hyung-Weon Cho),정성헌(Sunghun Jung),박종호(Jongho Park),이태진(Tae-Jin Lee) 한국통신학회 2012 韓國通信學會論文誌 Vol.37 No.8B

MANET에서 TDMA MAC 프로토콜을 사용하기 위해서는 단말의 이동과 전파 환경의 영향으로 토폴로지가 계속적으로 변화하는 환경에서도 단말 간에 정밀한 동기를 유지할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 TDMA 기반 MANET을 위한 in-band 방식의 계층교차적 네트워크 동기 구조를 제시한다. TDMA MAC 프로토콜과 proactive routing 프로토콜 간에 긴밀한 협력을 통해 단말 이동에 따른 네트워크 분리 및 통합을 신속하게 감지하고 네트워크 동기를 정밀하게 유지한다. 또한 제안된 동기 구조를 OPNET 시뮬레이터에 구현하고 다양한 시뮬레이션 시나리오를 통해 동기구조의 성능을 검증한다. 시뮬레이션 결과 네트워크 분리와 통합이 발생했을 때 이를 신속하게 인지하고 동기를 안정적으로 유지하는 것으로 나타났다. TDMA MAC protocol in MANET requires precise network synchronization between nodes though network topology changes continuously due to node mobility and the effect of propagation environment. In this paper we propose in-band cross-layer network synchronization architecture for TDMA-based MANETs. In the proposed architecture TDMA MAC protocol and proactive routing protocol cooperate closely to rapidly detect network partition and merge caused by node mobility and to precisely maintain network synchronization. We also implement the proposed synchronization architecture in OPNET simulator and evaluate the performance of it in various simulation scenarios. Simulation results show that our architecture stably maintains network time synchronization in both network partition and merge situations.

무선메쉬네트워크환경에서 보정계수를 이용한 MAC프로토콜 동기화 개선 알고리즘

윤상만,이순식,이상욱,전성근,이우재,Yun, Sang-Man,Lee, Soon-Sik,Lee, Sang-Wook,Jeon, Seong-Geun,Lee, Woo-Jae 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.10

무선메쉬네트워크환경을 지원하는 TDMA기반 MAC프로토콜은 기존의 패킷기반인 802.11 DCF/EDCA 프로토콜보다 많은 장점을 가지고 있다. 하지만, TDMA기반의 MAC프로토콜은 MP(Mobile Points)들의 발진기(Oscillator) 편차와 분산 환경의 특성으로 인해서 새로운 동기화 기법이 필요하다. 본 논문에서는 TDMA기반의 MAC프로토콜에서 동기화 방법을 제안한다. MP들을 동기화 상태에 따라 4가지로 구분해서 MP가 동기화 상태일때 비콘을 이용해서 TDMA프레임의 시작시간을 Time Skew의 변동 범위내에서 결정하도록 한다. Clock Drift에 의해 발생하는 Time Skew는 보정계수를 통해서 자동으로 보정할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 이 제안된 내용을 기반으로 General Time Error값과 Clock Drift Rate가 실험을 통해 안정적이며 최소의 값이 산출되는 것을 확인하였다. TDMA based MAC protocol supporting wireless mesh network has many advantage rather than 802.11 DCF/EDCA protocol based on packet. But TDMA based MAC protocol require new synchronization method because of mobile point oscillator's difference, and distributed environments. This thesis propose synchronization method for TDMA based MAC protocol. It divides MP(Mobile Points) states into 4 types. If MP is in sync mode, it schedules TDMA local start time in time skew interval using beacon. It proposes compensation algorithms to compensate time skew caused by clock drift. This proposal show that general time error and clock drift rate value reduced and get synchronized result.

A Hierarchical Time Division Multiple Access Medium Access Control Protocol for Clustered Underwater Acoustic Networks

Yun, Changho,Cho, A-Ra,Kim, Seung-Geun,Park, Jong-Won,Lim, Yong-Kon The Korea Institute of Information and Commucation 2013 Journal of information and communication convergen Vol.11 No.3

A hierarchical time division multiple access (HTDMA) medium access control (MAC) protocol is proposed for clustered mobile underwater acoustic networks. HTDMA consists of two TDMA scheduling protocols (i.e., TDMA1 and TDMA2) in order to accommodate mobile underwater nodes (UNs). TDMA1 is executed among surface stations (e.g., buoys) using terrestrial wireless communication in order to share mobility information obtained from UNs which move cluster to cluster. TDMA2 is executed among UNs, which send data to their surface station as a cluster head in one cluster. By sharing mobility information, a surface station can instantaneously determine the number of time slots in a TDMA2 frame up to as many as the number of UNs which is currently residing in its cluster. This can enhance delay and channel utilization performance by avoiding the occurrence of idle time slots. We analytically investigate the delay of HTDMA, and compare it with that of wellknown contention-free and contention-based MAC protocols, which are TDMA and Slotted-ALOHA, respectively. It is shown that HTDMA remarkably decreases delay, compared with TDMA and Slotted-ALOHA.

동적 타임 슬롯 할당에 기반한 수중 모바일 Ad-hoc 네트워크에서의 매체접근제어 프로토콜

신승원,김영표,윤남열,박수현,Shin, Seung-Won,Kim, Yung-Pyo,Yun, Nam-Yeol,Park, Soo-Hyun 한국시뮬레이션학회 2011 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.20 No.4

수중 모바일 ad-hoc 네트워크는 수중환경 감시, 재난방지, 해양자원 탐사, 해양생명체 탐구, 그리고 침몰선박 탐색과 같은 수중환경의 다양한 분야에서 유용하다. 수중 환경에서 다중 데이터 통신을 하기 위해서는 효율적인 Medium Access Control (MAC) 프로토콜의 설계가 필요하다. Aloha 프로토콜은 기본적이고 간단한 프로토콜의 하나지만, 충돌이 자주 발생하는 단점이 있다. 만약 RF 통신에서 충돌이 발생한다면, 재전송을 하여 이 문제를 해결할 수 있지만, 저주파를 사용하는 수중에서는 전송 속도가 느리기 때문에 재전송에 많은 어려움이 따른다. 따라서 충돌을 피하기 위해 MAC 프로토콜 기반의 Time Division Multiple Access(TDMA)가 사용되고 있지만, 기존 TDMA는 보낼 데이터가 없을 경우, 타임 슬롯을 쓰지 않는 문제점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 보낼 데이터가 없을 경우, 짧은 "I Have No Data"(IHND)를 보냄으로써 타임 슬롯을 단축시키는 동적 TDMA 프로토콜 방식을 제안한다. 또한, 본 논문에서는 데이터 처리량과 채널 효율에 관련된 수학적 분석 모델을 제시하고 기존 TDMA 프로토콜과 비교함으로써 성능의 우수성을 검증한다. Underwater wireless network can be useful in various fields such as underwater environment observation, catastrophe prevention, ocean resources exploration, ocean organism research, and vessel sinking exploration. We need to develop an efficient design for Medium Access Control (MAC) protocol to improve multiple data communication in underwater environment. Aloha protocol is one of the basic and simple protocols, but it has disadvantage such as collision occurs oftenly in communication. If there is collision occured in RF communication, problem can be solved by re-sending the data, but using low frequency in underwater, the re-transmission has difficulties due to slow bit-rate. So, Time Division Multiple Access (TDMA) based MAC protocol is going to be used to avoid collisions, but if there is no data to send in existing TDMA, time slot should not be used. Therefore, this paper proposes dynamic TDMA protocol mechanism with reducing the time slots by sending short "I Have No Data" (IHND) message, if there is no data to transmit. Also, this paper presents mathematic analysis model in relation to data throughput, channel efficiency and verifies performance superiority by comparing the existing TDMA protocols.