KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권12호
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pp.5744-5764
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2018
In Wireless Sensor Networks (WSNs) for Internet of Things (IoT) environment, fault tolerance is a most fundamental issue due to strict energy constraint of sensor node. In this paper, a robust energy saving data dissemination protocol for IoT-WSNs is proposed. Minimized energy consumption and dissemination delay time based on signal strength play an important role in our scheme. The representative dissemination protocol SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation) overcomes overlapped data problem of the classical Flooding scheme. However, SPIN never considers distance between nodes, thus the issue of dissemination energy consumption is becoming more important problem. In order to minimize the energy consumption, the shortest path between sensors should be considered to disseminate the data through the entire IoT-WSNs. SPMS (Shortest Path Mined SPIN) scheme creates routing tables using Bellman Ford method and forwards data through a multi-hop manner to optimize power consumption and delay time. Due to these properties, it is very hard to avoid heavy traffic when routing information is updated. Additionally, a node failure of SPMS would be caused by frequently using some sensors on the shortest path, thus network lifetime might be shortened quickly. In contrast, our scheme is resilient to these failures because it employs energy aware concept. The dissemination delay time of the proposed protocol without a routing table is similar to that of shortest path-based SPMS. In addition, our protocol does not require routing table, which needs a lot of control packets, thus it prevents excessive control message generation. Finally, the proposed scheme outperforms previous schemes in terms of data transmission success ratio, therefore our protocol could be appropriate for IoT-WSNs environment.
선박경제운항이란 기상예측정보를 활용하여 연료소모량을 최소화하도록 선박을 운항하는 것으로서 최근 많은 시스템이 이를 위해 연구되고 있다. 기존의 시스템에서는 문제의 복잡성을 줄이기 위해 엔진의 출력을 고정하거나 속력을 일정하게 운항한다는 가정을 기반으로 접근하고 있다. 그러나 엔진출력을 잘 조절한다면 더 좋은 기상환경에서 선박이 운항할 수 있게 되어 연료소모량을 더욱 줄일 수 있다. 본 논문에서는 진화전략 알고리즘을 사용하여 항로의 세부구간별로 최적출력을 탐색할 수 있는 새로운 경제운항시스템을 제안하였다. 또한, 지리적 최단 경로를 찾을 수 있는 $A^*$ 알고리즘과 곡선 표현의 자유도를 높일 수 있는 방법을 사용함으로써 임의의 출발지와 목적지에 대해서 제안된 경제운항시스템을 적용할 수 있도록 하였다. 총 36가지의 운항 시나리오에 대해서 이 논문에서 제안된 시스템의 성능을 기존의 출력고정 운항방법과 비교한 결과, 운항소요시간은 거의 차이가 없으면서도 연료소모량을 평균적으로 1.3%, 최대로는 5.6% 개선시킬 수 있음을 관찰하였다.
Machine learning (ML) algorithms have been intended to seamlessly collaborate for enabling intelligent networking in terms of massive service differentiation, prediction, and provides high-accuracy recommendation systems. Mobile edge computing (MEC) servers are located close to the edge networks to overcome the responsibility for massive requests from user devices and perform local service offloading. Moreover, there are required lightweight methods for handling real-time Internet of Things (IoT) communication perspectives, especially for ultra-reliable low-latency communication (URLLC) and optimal resource utilization. To overcome the abovementioned issues, this paper proposed an intelligent scheme for traffic steering based on the integration of MEC and lightweight ML, namely support vector machine (SVM) for effectively routing for lightweight and resource constraint networks. The scheme provides dynamic resource handling for the real-time IoT user systems based on the awareness of obvious network statues. The system evaluations were conducted by utillizing computer software simulations, and the proposed approach is remarkably outperformed the conventional schemes in terms of significant QoS metrics, including communication latency, reliability, and communication throughput.
Multiprotocol Label Switching (MPLS) has been developed as a key technology to enhance the reliability, manageability and overall quality of service of core If networks with connection-oriented tunnel LSP and traffic engineering such as constraint-based routing, explicit routing, and restoration. In this paper, we propose a control bandwidth borrowing scheme that maximizes the utilization of tunnel LSPs or physical links by an extension to the RSVP-TE label distribution protocol. MPLS-based core switching network and VPN services rely on the establishment of connection-oriented tunneled LSPs that are configured or predefined by network management systems. The mechanism of network management system varies from (i) a relatively static LSP establishment accounting, to (ii) a dynamic QoS routing mechanisms. With the use of hierarchical LSPs, the extra bandwidth that is unused by the trunk (outer) LSPs should be fully allocated to their constituent end-to-end user traffic (inner) LSPs in order to maximize their utilization. In order to find out the unused extra bandwidth in tunnel LSP or physical link and redistribute these resources to constituent LSPs, we expend the functionality of RSVP-TE and the found unused extra bandwidth is redistributed with a weight-based recursive redistribution scheme. By the extended RSVP-TE and proposed recursive redistributed scheme, we could achieve the instantaneous maximized utilization of tunnel LSP or physical link suffering from the potential under-utilization problem and guarantee the end-to-end QoS requirements. With the proposed scheme, network manager can manage more effectively the extra available bandwidth of hierarchical LSPs and maximize the instantaneous utilization of the tunneled LSP resources.
지금까지 제시된 채널 라우팅 알고리즘의 복잡도는 공정기술의 발전에 따라 많은 어려운 부분이 해결되었지만 아직도 기존의 라우팅 알고리즘 수준에 머물러 있었다. 본 논문에서는 이러한 추세에 따라 개선된 3-레이어 OTC(Over-The-Cell) 채널 라우팅 알고리즘을 제시한다. 제안한 알고리즘은 채널 라우팅 문제를 일반적인 문제로 단순화시켜, 최적에 가까운 해에 수렴하기 위해서 시뮬레이티드 어닐링 기법을 이용한다. 그리고, 채널 라우팅에서 있어서 가장 어려운 요소로 알려진 cyclic vortical constraint를 제거하기 위한 방안을 제시하고, 알고리즘의 수행중 지역 해에 빠졌음을 감지하여 탈출을 보장하는 방안을 제시한다. 또한, 유전자 알고리즘을 이용하여 구현된 채널 라우터와 비교한다. 제안한 채널 라우팅 알고리즘은 리눅스 시스템에서 C++과 모티프를 이용하여 구현되었으며, 예제 회로에 적용하여 성능을 비교함으로써 제시한 알고리즘의 효율성을 찾을 수 있었다.
Finding link-disjoint or node-disjoint paths under multiple constraints is an effective way to improve network QoS ability, reliability, and so on. However, existing algorithms for such scheme cannot ensure a feasible solution for arbitrary networks. We propose design principles of an algorithm to fill this gap, which we arrive at by analyzing the properties of optimal solutions for the multi-constrained link-disjoint path pair problem. Based on this, we propose the link-disjoint optimal multi-constrained paths algorithm (LIDOMPA), to find the shortest link-disjoint path pair for any network. Three concepts, namely, the candidate optimal solution, the contractive constraint vector, and structure-aware non-dominance, are introduced to reduce its search space without loss of exactness. Extensive simulations show that LIDOMPA outperforms existing schemes and achieves acceptable complexity. Moreover, LIDOMPA is extended to the node-disjoint optimal multi-constrained paths algorithm (NODOMPA) for the multi-constrained node-disjoint path pair problem.
네트워크 장애로 인한 인터넷 서비스 품질의 저하는 사용자와 서비스 제공자에게 여러 가지 형태로 손실을 가져오므로 망의 우회경로 설정 및 복구방안은 중요한 요소가 되고 있다. 망 복구에 있어서 중요한 과제는 작업 경로(working path)에 대한 복구 경로(restoration path)를 설정하는 것이다. 장애가 발생하더라도 서비스의 중단이 없도록 하기 위해서는 복구 경로를 설정할 때 작업 경로의 대역을 보장할 수 있는 복구 경로를 실정해야 한다. 이를 위해 MPLS망에서는 명시적 Routing기법에 기반을 둔 Constraint-based routing이 제안되었고 또한 망의 경로 복구를 위해 정적 및 동적설정기법이 제안되고 있다. 본 논문에서 제안된 방식은 확장된 OSPF 프로토콜의 TE-LSAs를 이용하여 또 다른 virtual 망을 구성하고 기본경로 중간의 TE-LSR을 새로운 PIL로 설정하여 빠른 대체 LSP를 설정 및 복구하는 기법을 성능 비교를 통해 망 자원의 효율적 사용을 보고자 한다.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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제7권1호
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pp.49-56
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2015
As WSN is energy constraint so energy efficiency of nodes is important. Because avoiding long distance communication, clustering operating in rounds is an efficient algorithm for prolonging the lifetime of WSN and its performance depends on duration of a round. A short round time leads to frequent re-clustering while a long round time increases energy consume of cluster heads more. So existing clustering schemes determine proper round time, based on the parameters of initial WSN. But it is not appropriate to apply the round time according to initial value throughout the whole network time because WSN is very dynamic networks nodes can be added or vanished. In this paper we propose a new algorithm which calculates the round time relying on the alive node number to adapt the dynamic WSN. Simulation results validate the proposed algorithm has better performance in terms of energy consumption of nodes and loss rate of data.
인터넷에서 트래픽의 폭발적인 증가로 인하여 데이터 흐름에 대한 서비스품질(QoS) 보장과 트래픽 엔지니어링 문제가 매우 중요하게 되었다 MPLS는 출발지와 목적지 사이에 다중의 경로를 사용하는 데 자유롭기 때문에 기존의 IP 라우팅보다 이러한 문제를 해결하는데 장점을 갖고 있다 특히 제한기반 최소 거리(CSPF) 알고리즘과 MPLS의 explicit 결로는 위의 문제를 해결하도록 해주었다. 그러나, CSPF 알고리즘은 QoS 제한 이내의 최소 거리 경로를 찾기 때문에 QoS가 만족되는 다른 경로를 찾을 수 없으며, 트래픽이 몰리는 정체가 발생하였을 경우 최선형(best-effort) 트래픽 데이터는 잃게 된다. 본 논문에서는 MPLS 망에서 트래픽을 분산시키는 라우팅을 통해 네트워크 자원을 최적으로 사용하는 방안을 제시한다
The benefits of network coding in all-optical multicast networks have been widely demonstrated. In this paper, we mainly discuss the multicast service efficiently provisioning problem in the network coding enabled elastic optical networks (EONs). Although most research on routing and spectrum allocation (RSA) has been widely studied in the elastic optical networks (EONs), rare research studies RSA for multicast in the network coding enabled EON, especially considering the time delay constraint. We propose an efficient heuristic algorithm, called Network Coding based Multicast Capable-Multipath Routing and Spectrum Allocation (NCMC-MRSA) to solve the multipath RSA for multicast services in the network coding enabled EON. The well-known layered graph approach is utilized for NCMC-MRSA, and two request ordering strategies are utilized for multiple multicast requests. From the simulation results, we observe that the proposed algorithm NCMC-MRSA performs more efficient spectrum utilization compared with the benchmark algorithms. NCMC-MRSA utilizing the spectrum request balancing (SRB) ordering strategy shows the most efficient spectrum utilization performance among other algorithms in most test networks. Note that we also observe that the efficiency of NCMC-MRSA shows more obvious than the benchmark algorithm in large networks. We also conduct the performance comparisons of two request ordering strategies for NCMC-MRSA. Besides, we also evaluate the impact of the number of the linkdisjoint parallel w paths on the spectrum utilization performance of the proposed algorithm NCMC-MRSA. It is interesting to find that the change of the parameter w in a certain range has a significant impact on the performance of NCMC-MRSA. As the parameter w increases to a certain value, the performances of NCMC-MRSA cannot be affected by the change of w any more.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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