The IEEE 802.11 WLAN standards adopt CSMA/CA protocol with a backoff algorithm as medium access control technique. When the number of stations which attempt to access a network increases, the network performance of the standard goes down. In this paper, we propose a modified backoff algorithm which adaptively selects the Contention Window(CW) size according to the variation of the number of contending stations and simulate the proposed algorithm using more realistic assumptions.
IEEE 802.11 무선 랜 환경에서 다수의 사용자들이 네트워크에 접근하는 방식으로 분산된 조정 기능(DCF)을 기본적으로 제공한다. 이것은 네트워크 상에서 다른 사용자들의 반송파를 감지하여, 네트워크가 비어있을 때, 정보를 전송하는 충돌 회피 방식(CSMA/CA)을 적용한다. 표준안에서는 일정시간(DIFS)동안 다른 사용자들의 반송파가 감지되지 않으면, 경쟁 범위(CW)내에서 임의로 할당 받은 정수(Backoff number)를 감소시키면서 그것이 '0'이 되었을 때, 전송을 시도한다. 이러한 과정에서 둘 이상의 사용자들이 같은 Backoff number를 가진 경우, 충돌이 발생하게 되고, 경쟁 범위는 두 배씩 지수적으로 증가하게 된다. 이상의 절차를 거쳐 경쟁에 성공한 사용자는 경쟁 범위를 초기 상태 $CW_{min}$로 환원하여 새로이 경쟁에 참여하게 된다. 그러나, 표준안에서 제시한 이 방법은 사용자의 수가 많아질 경우, 충돌이 증가하여 네트워크 성능을 저하시키는 단점을 가진다. 또한 네트워크 접속에 성공한 사용자들은 더 빠른 접속 기회가 주어지고, 실패한 사용자일수록 접속하기 위해 기다려야 할 시간은 더 늘어나게 된다. 그리하여, 각 사용자간에 접속 기회가 균등하고 공정하게 할당되지 않는 문제를 야기시킨다.
본 논문에서는 이러한 표준안의 문제를 개선하기 위해 네트워크 상태, 즉 네트워크에 접속을 시도하는 사용자 수를 간접적으로 유추하여 그것에 맞게 경쟁 범위가 능동적으로 변화하는 방식을 제안한다. 제안된 알고리즘은 네트워크 상태 추정을 위한 부가적인 하드웨어적 요소를 필요치 않고, 매우 간단하면서도 효과적으로 각 사용자들에게 네트워크 접속 기회를 부여한다. 모의 실험은 전송하려는 데이터 생성 시간 간격이 지수 분포를 따르며, 생성되는 데이터의 길이 역시 지수 분포를 따르는 환경하에서 이루어진다. 모의 실험의 결과, 제안된 알고리즘은 처리 효율과 네트워크 접근 시간 면에서 표준안보다 근소한 성능향상을 보인다. 또한, 제안된 알고리즘을 적용함으로써 얻을 수 있는 가장 큰 이점인 네트워크 접근 기회의 공평한 분배 효과를 확인할 수 있다.
