There have been a great deal of interests in packet mobile radio networks but CSMA/CD protocols used in fixed-terminal radio communication or LAN is not adaptable practically. A centrally-controlled multiple access scheme, known as idle-signal casting multiple access with collision detection (ICMA/CD), was proposed to solve this problem. The performance of ICMA/CD protocols is greatly affected by the packet detection delay which is generally large than that of ordinary LAN or fixed-terminal radio communications.
Our improving methods are based on a reduction of the large packet detection delay's and a regulation of traffic load in accordance to channel state histories. Novel channel access scheme (ICMA/CD-R) is introduced to avoid collisions during the packet detection delay and another channel access scheme (VT-ICMA/CD) is adapted for a regulation of traffic load by exploiting the virtual-time protocol concept. Above two channel access algorithms can be used independently for reducing packet failure probability and enhancing the channel capacity. Finally, a combined algorithm (VT-ICMA/CD-R) of above two algorithms is proposed to produce a more improved performance by taking advantage of the merits of ICMA/CDR and VT-ICMA/CD. These algorithms are analyzed in terms of channel capacity, packet failure probability (PFP), average number of reschedulings (ANR), packet delay and channel stability, compared to existing ICMA/CD protocols. The comparisons show that proposed algorithms are superior to those of the existing algorithms in above-mentioned performance measures and are less affected by the packet detection delay. The ICMA/CD protocols can be sued for real-time applications such as mobile a lower average rescheduling number, a lower packet delay and a better stability more approximates the first-come-first-service(FCFS) rule. These properties are especially for mobile phone system where voice packets are to be transmitted without being discarded and in the order of their arrivals.
Knowledges about global network informations are helpful for more elaborate channel access and maintenance of network-wide informations. We introduce a channel inference method to extract global network informations such as the number of alive mobile terminals and identity list of alive mobile terminals. An estimation of the number of alive terminals is applied to a design of adaptive ICMA/CD protocol with traffic estimation whose improved performance is shown by simulation results. And the informations on the identity list of alive terminals are exploited to obtain the system fault information.
The above-mentioned solutions give great improvements when corporated to real-systems such as mobile phone system, dispatching system and other applications. The analysis and simulation results can be a reference of performance trends in a variety of ICMA/CD applications.
이동 패킷통신망에 대한 관심은 최근 몇년 동안 많이 있어왔었고 이동 패킷 통신망에서의 챈널공유의 한 방법으로써 ICMA/CD 프로토콜이 제안되었다. 이동 패킷통신망의 챈널특성은 일반적인 LAN이나 고정패킷망보다 비교적 큰 패킷검출시간 (packet detection delay)을 요구하고 또 여러가지 챈널특성때문에 일반적인 LAN이나 고정패킷통신망에서 사용되어온 CSMA/CD의 사용은 실제적으로 불가능하다. 패킷 검출시간내에서는 전송되고있는 패킷의 유무판단이 불가능하게되므로 이 패킷검출시간은 ICMA/CD 프로토콜의 성능에 매우 큰 저해요소로써 인식되어왔다. 그래서 본 논문은 이동 패킷통신망의 챈널특성을 고려하여 보다 개선된 ICMA/CD프로토콜을 제안하고 그 성능을 분석하고자 한다. 성능개선의 주된 방법은 패킷검출시간중의 패킷충돌을 피하는 방법(ICMA/CD-R)과 챈널상태 내력에 따라 부하되는 통신량을 재분배하는 방법 (VT-ICMA/CD)에 기초를 두고있다. ICMA/CD-R은 패킷검출시간내에서 여러개의 패킷들이 전송되었을때 제일 먼저 전송된 패킷만 전송을 계속하게되고 그보다 늦은 시각에 전송된 패킷들은 패킷검파시간내에 전송을 중단시킴으로써 패킷검출시간내에서 패킷충돌을 해결하였다. 그리고 VT-ICMA/CD는 챈널이 사용 되고있지 않을때 클럭속도를 일정한 비만큼 속도를 증가시킴으로써 챈널 유휴시간을 압축시켜 결과적으로 채널사용의 효율성을 증대시켰다. 이 두가지 방법은 독자적으로 성능개선을 위하여 사용될수있고 이 방법들은 더 나은 성능을 산출하기위해 결합될수있으며 그 결합된 알고리즘 (VT-ICMA/CD-R)을 제안하고 또한 그에 대한 성능분석도 하였다.
성능분석은 챈널용량(channel capacity), 패킷전송실패확률 (packet failure probability), 패킷재전송횟수 (average number of reschedulings), 패킷전달시간 (packet delay)및 챈널안정성 (channel stability)에 대해서 다각적으로 행해지었다. 제안된 알고리즘들은 위의 언급된 성능척도에서 기존에 존재하는 알고리즘보다 우월함을 분석결과데이타및 모의 수행데이타에 의해서 입증했다. 낮은 패킷전송실패확률, 낮은 패킷재전송횟수및 빠른 패킷전달시간특성을 가진 전송방법은 우선도착우선서비스(first-come-first-service)규칙에 더 접근하게되므로 음성데이타를 전송하는 이동전화망과 같은 실시간처리시스템에 더욱더 적합하게된다. 또 좋은 챈널안정성은 도착비율(arrival rate)상에서 변화가 많은 패킷들의 전송에도 안정된 챈널서비스를 보장할수 있다. 그리고 이동 통신망에서는 중앙제어기(central station)를 이용하여 전체통신망에서의 정보추출이 용이하다. 그래서 그런 정보들을 추출하기위하여 챈널정보추론방법을 제안하고 추론된 정보들은 적응 ICMA/CD 프로토콜에 적용되었다. 적응 ICMA/CD 프로토콜은 거의 통신량에 제한되지 않고 성능이 개선됨을 모의실험결과로써 확인할수있었다. 이상에서 언급한 방법들은 성능분석및 모의수행에 의해 여러가지 성능척도에서 개선됨을 입증 하였고 이런 방법들이 이동전화망과 같은 실제시스템에 응용될때 좋은 해결책이 될 수있고 도 다른 실시간시스템에서도 응용및 확장될수있으리라고 기대한다.
