IEEE 802.15.4는 전송된 프레임의 초기 충돌을 피하기 위해 대부분의 다른 무선 네트워크 프로토콜들처럼 프레임을 전송하기 전 임의의 시간을 지연하는 CA(Collision A voidance) 알고리즘을 사용한다. IEEE 802.15.4의 CA 방식은 현재의 네트워크 상황에 관계없이 고정된 초기 백오프 선택 구간에서 임의의 백오프 지연 시간을 선택하기 때문에, 긴 시간 동안 높은 통신 부하를 유지하는 네트워크에서는 현재 상황에 알맞은 백오프 지연 시간을 선택하기까지 여러 번의 백오프 지연 과정을 반복하게 된다. 본 논문에서는 네트워크의 혼잡 상황에 따른 충돌 확률을 고려하여 초기 백오프 지연 시간을 적응적으로 선택할 수 있는 ACA(Adaptive Collision Avoidance) 알고리즘을 제안한다. ACA 알고리즘의 성능을 측정하기 위해 수학적 모델을 제시하며, ns-2를 이용한 시뮬레이션을 통해 모델의 정확성을 검증하고 네트워크 혼잡 상황에 따른 최적의 초기 백오프 지연 시간을 제시한다. 분석 결과, ACA알고리즘을 사용할 때 표준에 비해 처리량이 최대 41% 이상 증가하고 평균 서비스 지연 시간은 기존보다 더욱 짧게 나타났다.
Like other wireless network protocols, IEEE 802.15.4 adopts CA (Collision Avoidance)algorithm to avoid the early collision of a new packet by randomizing its first transmission time rather than its immediate delivery. The traditional CA scheme of IEEE 802.15.4, however, selects the random access time from the predetermined range without considering the degree of current congestion. It probably causes either a long delay to settle in the suitable range for the current network load or frequent clashes especially during the long lasting heavy traffic period. This paper proposes an ACA(Adaptive Collision Avoidance) algorithm adapting the initial backoff range to the undergoing collision variations. It also introduces a mathematical model to predict the performance of ACA algorithm added to IEEE 802.15.4. With only small deviations from corresponding simulations, our analytical model shows that ACA technique can improve the throughput of IEEE 802.15.4 by up-to 41% maximally in addition to shortening the packet delays.
