Increasing demand for wireless spectrum bands due to the proliferation of wireless protocols introduc-es novel radio technique, cognitive radio technique. The key idea of the technique is to employ licensed spec-trum bands which remains as idle states at any given location and time. Cognitive radio network has an objective to use white spaces effectively without interfering the primary user activity. A lot of cognitive radio MAC protocols have been proposed to support the functions. Common control channel approach use dedicated control channel. It can suffer from control channel saturation when a large number of nodes access to the channel. Split phase approach divided time into beacon interval which is separated into control phase and data phase. All nodes tune their transceivers to one channel and the other channels are remained as idle states during control phase which cause inefficient spectrum usage. And it requires tight time synchronization that is hard to achieve in a distributed cognitive radio ad hoc network. In frequency hopping approach, all nodes hop together according predefined hopping pattern for exchange of control messages. However, it also requires strict time synchronization which is difficult to attain with a large number of nodes. We propose a novel MAC protocol for distributed cognitive radio network. The contribution made in this paper is twofold: (i) cognitive users have different main channel to exchange control messages for diffuse control channel, (ii) tight time synchronization between nodes aren`t required because each node maintains main channel of neighbors. We compare our protocol with other protocols using common control channel and frequency hopping approach in terms of main channel modification, control overhead and aggregate throughput.
오늘날 무선 프로토콜의 증가로 인해 무선 스펙트럼 밴드에 대한 요구도 증가하고 있으며, 이것은 새로운 라디오 기술인 인지 라디오 기술이 태동하게 하였다. 인지 라디오 기술의 핵심 아이디어는 TV 스펙트럼 밴드와 같은 허가 받은 스펙트럼 밴드가 특정 장소, 시간대에 사용되지 않을 때 그것을 사용하자는 것이다. 인지 라디오 네트워크는 비어 있는 주파수 공간을 허가 받은 사용자를 방해 하지 않는 선에서 효율적으로 사용하는 것을 목표로 한다. 많은 인지 라디오 MAC 프로토콜이 그러한 기능을 지원하기 위해 제안되었다. Common control channel 방식은 컨트롤 메시지 교환에 전용 컨트롤 채널을 사용함으로써, 많은 인지 라디오 사용자들이 해당 채널에 접근할 때에 컨트롤 채널 포화 상태에 이를 수 있다. Split phase 방식은 시간을 비컨 구간으로 나누고, 이것은 컨트롤 구간과 데이터 구간으로 다시 나누어진다. 모든 인지 라디오 사용자들은 그들의 트랜스시버를 컨트롤 구간에 하나의 채널로 맞추어야 하고, 그 채널을 제외한 나머지 채널은 그 구간 동안 아무런 작업을 하지 않게 되어 비효율적이다. 또한 같은 시간대에 컨트롤 구간에 있기 위해 시각 동기화가 요구되지만 분산된 인지 라디오 ad hoc 네트워크에서는 동기화가 쉽지 않다. Frequency hopping 방식에서는 모든 인지 라디오 사용자들이 미리 정해진 채널 이동 패턴에 따라서 이동을 하지만, 이것 역시 엄밀한 시각 동기화가 필요하여 많은 인지 라디오 사용자들이 참여할 때에 적합하지 않다.
본 논문에서는 분산된 인지 라디오 ad hoc 네트워크에서의 새로운 MAC 프로토콜을 제안하며 기여하는 바는 두 가지로 요약할 수 있다. 첫 번째로, 인지 라디오 사용자들은 컨트롤 메시지를 교환하기 위한 채널을 서로 다르게 갖게 되며, 이것은 컨트롤 채널을 분산시키는 효과가 있다. 두 번째로, 인지 라디오 사용자간의 시각 동기화를 요구하지 않는다. 대신 각각의 사용자들은 이웃하고 있는 사용자들이 어떠한 컨트롤 채널을 갖고 있는지에 대한 정보를 갖는다. 우리는 common control channel 방식과 frequency hopping 방식을 사용하는 기존의 프로토콜들과 컨트롤 메시지 오버헤드와 처리량, end-to-end 딜레이 측면에서 비교를 하였고, 우리의 프로토콜이 분산된 인지 라디오 ad hoc 네트워크 환경에서는 그들보다 더 좋은 성능을 갖는다는 결론을 얻을 수 있었다.
