In this paper, we analyze the performance of direct-sequence spread spectrum multiple access (DS/SSMA) unslotted ALOHA system with variable length data traffic. The system is analyzed for two cases, i.e., without CLSP(channel load sensing protocol) and with CLSP respectively. As the level of multi-user interference fluctuates during the message transmission, we calculated the bit error probability and throughput by considering not only the number of overlapped messages but also the amount of time overlap. We assume that Poisson distributed messages are divided into packets to be transmitted. Under the assumption that the number of packets in a message is geometric distribution and the packet length is constant, then, the system can be modeled as a Markov chain. Through computer simulation, it is shown that the analysis is correct. Moreover, we obtain the throughput variance of DS/SSMA unslotted ALOHA system with variable length data traffic as Reed-Solomon code rate varies. It is shown that a significant throughput improvement could be acquired by using a few error correcting codes.
In addition, we propose the DS/SSMA unslotted ALOHA system supporting two class services and analyze the system. The user types can be classified according to their payment or traffic characteristics such as real-time and non real-time. We assume that arrival distribution of class 1 and class 2 user messages are Poisson distribution with arrival rate $∧_1$ and $∧_2$, respectively. Also, it is assumed that the length of data messages are geometric distribution with average packets $\overline{B_1}$ and $\overline{B_2}$, respectively. This system is modeled as two dimensional Markov chain and the throughputs of each class as well as the packet success probability are calculated considering the level of multi-user interference fluctuation during the packet transmission. Also we show the proposed system can differentiate the grade of class 1 and class 2 service and keep the maximum system throughput in heavy traffic condition by differential permission probability based on channel load.
본 논문은 가변길이 데이터 트래픽을 처리하는 대역확산 unslotted ALOHA 시스템의 성능을 수학적으로 분석하고 시뮬레이션 결과와 비교했다. 시스템을 CLSP(Channel Load Sensing Protocol)를 사용하지 않은 경우와 사용한 경우에 대해 각각 분석하였으며 메시지가 전송되는 동안 다른 사용자에 의한 간섭량의 변화를 매 비트 시간 단위로 고려하여 패킷 성공 확률을 계산하고 시스템 수율을 구하였다. 메시지 발생은 포아송 분포로 가정하였고, 발생된 메시지는 패킷 단위로 분할되어 전송된다고 가정하였다. 메시지의 길이는 평균 $\overline{B}$개의 패킷을 가지는 기하 분포로 가정하였으며 각 패킷 길이는 고정 L 비트를 갖는다고 가정하여 시스템을 마코프 체인으로 모델링하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 분석의 타당성을 검증하고 오류 정정 코드율과 시스템 수율과의 관계를 고찰하여 적은 수의 오류 정정 코드만을 사용해도 상당한 수율 향상이 있음을 보였다.
그리고 차별화된 서비스를 지원하는 대역확산 unslotted ALOHA 시스템의 성능을 분석하였다. 이동국은 서비스 특성과 과금에 따라서 클래스 1 사용자와 클래스 2 사용자로 구분된다. 클래스별 메시지 발생은 각각 평균 $\overline{B_1}$개, $\overline{B_2}$개의 패킷을 가지는 가변길이 데이터 트래픽으로 포아송 분포를 갖는다고 가정하였다. 시스템을 2차원 마코프 체인으로 모델링하고, 메시지가 전송되는 동안 간섭량의 변화를 매 비트시간단위로 고려하여 패킷 성공 확률을 계산하고 클래스별 시스템 수율을 구하였다. 또한 시스템 부하량에 따라 클래스별 전송 확률을 제어함으로써 클래스 1, 클래스 2의 서비스를 차별화하고 과부하 상태에서도 최대 시스템 수율이 유지됨을 보였다.
