이동체란 시간 변화에 따라 연속적으로 위치가 변화하는 객체를 말한다. 이러한 이동체는 기존의 공간 데이터와는 달리 이동체의 위치변경 보고에 따라 지속적인 갱신연산을 발생시키는 특징을 가지고 있다. 이동체의 현재 색인에 있어 트리 기반의 색인 구조는 빈번한 갱신에 대한 색인의 변경 비용이 크므로 부적합하다. 확장 해쉬 기반의 그리드 파일 색인은 갱신연산의 비용이 적고, 그리드를 동적으로 구성하므로 공간 활용도가 높으며 영역 질의에 우수한 장점을 가지고 있다. 그러나 빈번한 갱신연산으로 인하여 해당 색인의 반복적인 분할/합병 비용을 발생시키는 문제점을 가지고 있다. 이 논문에서는 메인 메모리 기반의 그리드 파일을 구성하고, 빈번한 갱신연산에 따른 색인의 반복적인 분할/합병 비용을 제거하기 위한 합병정책을 제안한다. 특히 시간에 따라 해당 이동체의 수가 지역에 따라 변화하므로 이동체의 이동을 고려한 합병정책을 제안한다.
합병 문제는 정렬된 두 개의 리스트 A=(a1, a2,....,al)와 B=(b1, b2,....,bm)가 주어질 때, 이두 리스트를 합병하여 하나의 정렬된 리스트 C=(c1, c2,....,cn),n=l+m,로 만드는 문제이다. 지금까지는 {{{{ SQRT {n} }}}}$\times${{{{ SQRT {n} }}}} 메쉬 상에서 odd-even 합병을 재귀적으로 수행하는 O({{{{ SQRT {n} }}}})시간 합병 알고리즘이 주로 사용되었는데, 이 재귀적 합병 알고리즘은 그 기본정책은 간단하나, 메쉬 상에 구현 될때 라우팅과 같은 복잡한 연산이 필요하게 된다. 따라서 본 논문에서는 간단한 행, 열 연산 만을 사용하여 메쉬 상에서 쉽게 구현가능한 O({{{{ SQRT {n} }}}})시 간의 최적 분할 합병 알고리즘을 제안한다.
최근, 대칭형 다중 처리 (SMP: Symmetric Multiprocessing) 구조에서 발생하는 메모리 병목 현상을 보완하기 위하여 비균등 메모리 접근 구조 (NUMA: Non-Uniform Memory Access) 구조가 제시되었다. 또한, 집단 연산자는 데이터의 특성 및 요약 정보를 제공하는 주요 연산자로써, 집단 연산자의 효율성은 전체 시스템의 성능에 매우 큰 영향을 미친다. 따라서, 본 논문에서는 NUMA 구조에서 효율적으로 집단 연산을 처리할 수 있는 기법을 제안한다. 제안 기법은 분할 단계와 합병 단계로 구성되며, 분할 단계에서 그룹 속성에 따라서 대상 릴레이션을 부분 릴레이션들로 분할한다. 따라서, 각 쓰레드가 독립적으로 부분 릴레이션에 대하여 집단 연산을 수행할 수 있으므로 합병 단계에서 원격 메모리 접속이 발생하지 않도록 하였다. 또한, 합병 단계에서는 각 쓰레드가 지역 해시 테이블을 이용하여 집단 연산을 수행하도록 하고 쓰레드들이 생성한 집단 연산 결과들을 하나로 병합하는데 잠금 경쟁이 발생하지 않도록 하여 처리 성능을 향상하였다.
진화 알고리즘에서 고려할 사항 중 하나는 문제와 관련 있는 진화연산 즉, 교배 연산과 돌연변이 연산을 정의하는 것이다. 일반적으로 교배 연산은 두 개체의 정보를 교환하는 재조합 연산으로써 진화의 속도를 촉진시키는 역할을 하고 돌연변이 인산은 개체집단의 다양성 을 유지시키는 역할을 한다. 그러나 이러한 진화연산자는 확률에 근거하여 모든 개체에 적용되는 맹목적인 연산이 가질 수 있는 진화시간 지연의 문제점을 갖는다. 본 논문에서는 맹목적 진화연산에 의한 진화 시간 지연을 해결하기 위해 휴리스틱 연산을 제안한다. 휴리스픽 연산은 문제의 특성에 맞지 않는 개체에만 적용되는 연산으로 진화 시간을 단축시킬 수 있다. 따라서 이러한 휴리스틱 연산의 타당성을 확인하기 위해 본 논문에서는 진화 알고리즘을 이용하여 최적의 클러스터 위치와 개수를 자동으로 찾아주는 문제에 클러스터의 특성을 고려한 휴리스틱 연산인 합병연산과 분할연산 그리고 K-means연산을 정의하여 다차원 실험데이터로 실험한 결과를 보이고 있다.
합병 문제는 크기가 각각 l, m(l+m=n)인 두 개의 정렬된 리스트를 하나의 정렬된 리스트로 만드는 문제로 정렬 문제와 그래프 문제 등과 같은 여러 가지 문제를 해결하는데 필요한 중요한 문제이다. p($\theta${{{{ LEFT ( {λlogp} over {log(λ+1)} RIGHT ) }}}}).
지금까지의 이동체 인덱스에 대한 연구는 주로 인덱스 구성 후에 발생하는 질의 처리 효율성에 두고 있다. 다수의 이동체 인덱스에서 이동체 데이터의 갱신 연산에 의한 인덱스 재구성에 대한 디스크 접근 오버헤드를 고려하지 않았다. 이동체 데이터 처리를 위한 대표적 인덱스 구조인 R-tree는 이동체에 대한 갱신 연산 비용이 많이 든다. 이런 R-tree의 단점을 보완하기 위해 이동체가 가지는 MBR값이 동적으로 변화하는 환경에 맞추어 R트리의 갱신 비용을 절감하여 처리하는 LUR-tree가 제안되었다. 본 논문에서는 마른 데이터 생성 속도에 적합하도록 디스크 접근 오버헤드를 고려해서 LUR-tree를 관리할 수 있는 현재 인덱스에 대한 다량 삽입 기법을 제안한다. 이 기법에서는 다차원 인덱스 구조에서의 다량 삽입 기법을 위한 간단한 버퍼링 기법을 사용한다. LUR-tree의 단말 노드 정보를 관리하는 보조 인덱스를 추가하여 갱신 연산에 따른 노드의 분할과 합병을 예측한다. 예측된 결과를 바탕으로 노드의 변화를 최소화하는 방향으로 데이터의 갱신 순서를 정하여 데이터 갱신에 따른 노드의 분할과 합병을 최소화한다. 실험을 통해 제안한 기법을 이용한 다량 삽입이 기존의 다량 삽입 기법들과 비교해 인덱스의 갱신 비용을 감소시키는 것을 알 수 있다.
거대한 데이터로부터 가치 있는 정보를 추출해 내는 빅데이터 기술의 필요성은 나날이 커지고 있다. 빅데이터 분석을 위해 사용되는 하둡 시스템은 맵리듀스를 통해 데이터를 처리하였으나, 맵리듀스 프레임워크는 코드 재사용성의 한계, 질의 최적화 기술의 부재 등의 단점을 보인다. 이를 극복하기 위해 SQL-on-Hadoop이라 불리는 하둡 기반의 SQL 질의 처리 기술이 주목받고 있다. SQL-on-Hadoop 기술 중 타조(Tajo)는 국내 개발진이 주축이 되어 개발되었다. 타조는 데이터 분석을 위해 외부합병정렬 알고리즘을 사용하며, 정렬 연산에 영향을 주는 매개변수로 정렬 버퍼 사이즈와 팬-아웃을 가진다. 본 논문은 타조의 정렬 연산에 영향을 미치는 매개변수인 정렬 버퍼 사이즈와 팬-아웃 값에 따른 정렬의 성능 차이를 보인다. 또한 측정한 성능에 대하여 정렬 버퍼 사이즈가 증가함에 따른 CPU 캐시 미스의 비율 증가, 팬-아웃에 따른 합병 단계 수의 변화가 성능 차이의 원인임을 보인다.
기존 화소 기반 영역분할 방법은 주변 화소와 비교를 통하여 영역 분할을 수행하기 때문에 처리 시간이 길고, 영역 분할이 부정확한 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 대용량 위성 영상을 효과적으로 영역 분할하기 위하여 영역 분할 및 합병 기법을 이용한 수정된 중심 연결 방법을 제안한다. 자신의 화소 값을 주변의 화소 값들과 비교하여 조건이 비슷할 경우 주변의 화소들을 합병하여 영역을 생성하는 방법으로 2방향으로만 주변 화소 값들과 비교를 수행하여 분할영역을 생성 및 합병한다. 실험결과 제안된 방법이 기존의 화소 기반 영역 분할 방법들보다 알고리즘이 간단하고 연산량이 작아 처리 시간이 짧으면서도 분할의 정확도가 우수한 영역기반 위성영상 영역분할 방법임을 알 수 있었다.
본 논문은 이동체의 잦은 갱신에 의해 발생하는 색인 재구성에 대한 비용을 줄이기 위해 이동체의 지연 다량 삽입 기법을 제안한다. 기존 이동체 색인에 대한 연구는 주로 색인 구성 후에 발생하는 질의 처리 효율성에 초점을 두었다. 이들은 이동체 데이터의 갱신 연산에 의한 색인 재구성에 대한 디스크 접근 오버헤드를 거의 고려하지 않았다. 이러한 이동체 데이터의 갱신 연산에 대한 비용을 줄이기 위해 다량 삽입 기법과 여러 색인이 제안되었다. 하지만 제안된 기법들은 매우 가변적이고 대량인 데이터를 효율적으로 처리하는데 많은 디스크 I/O 비용을 필요로 한다. 본 논문에서는 빠른 데이터 생성 속도에 적합하도록 디스크 접근 오버헤드를 고려해서 R-트리를 관리할 수 있는 현재색인에 대한 다량 삽입 기법을 제안한다. 이 기법에서는 다차원 색인 구조에서의 다량 삽입 기법을 위한 버퍼링 기법을 사용한다. R-트리의 단말 노드 정보를 관리하는 보조 색인을 추가하여 노드의 분할과 합병을 예상한다. 또한 연산을 종류에 따라 분류하여 불필요한 삽입과 삭제 연산을 줄인다. 노드의 변환를 최소화하는 방향으로 이동 객체의 처리 순서를 정하여 데이터 갱신에 따른 노드의 분할과 합병을 최소화한다. 실험을 통해 제안한 기법을 이용한 다량 삽입 기법이 기존의 삽입 기법들보다 색인의 갱신 비용을 감소시키는 것을 알 수 있다.
본 논문은 중앙 집중형 무선 MAC 프로토콜의 지연을 줄이기 위해 분할 및 합병 알고리즘-SMA(split and merge algorithm)를 사용한 새로운 다중 접근 기법을 제안한다. SMA의 아이디어는 각 단말의 트래픽 양에 따라 동적으로 단말을 분할과 병합을 한다는 것이다. SMA는 단말을 몇 개의 부그룹으로 나누어 각 그룹마다 서로 다른 타임 슬롯을 할당하는 방법이다. 본 알고리즘은 경쟁구간에서 충돌해결 기법과 아울러 사용될 수 있으며, 충돌해결을 위해 분할 연산(split operation)을, 그리고 동적 그룹 관리를 위해 병합 연산(merge operation)을 사용한다. 시뮬레이션에 의하면, 지연시간, 처리율 그리고 충돌률 등의 면에서 기존의 분할(Split) 알고리즘보다 더 나은 성능을 나타낸다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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