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Adaptive GTS allocation scheme with applications for real-time Wireless Body Area Sensor Networks

  • Zhang, Xiaoli;Jin, Yongnu;Kwak, Kyung Sup
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제9권5호
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    • pp.1733-1751
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    • 2015
  • The IEEE 802.15.4 standard not only provides a maximum of seven guaranteed time slots (GTSs) for allocation within a superframe to support time-critical traffic, but also achieves ultralow complexity, cost, and power in low-rate and short-distance wireless personal area networks (WPANs). Real-time wireless body area sensor networks (WBASNs), as a special purpose WPAN, can perfectly use the IEEE 802. 15. 4 standard for its wireless connection. In this paper, we propose an adaptive GTS allocation scheme for real-time WBASN data transmissions with different priorities in consideration of low latency, fairness, and bandwidth utilization. The proposed GTS allocation scheme combines a weight-based priority assignment algorithm with an innovative starvation avoidance scheme. Simulation results show that the proposed method significantly outperforms the existing GTS implementation for the traditional IEEE 802.15.4 in terms of average delay, contention free period bandwidth utilization, and fairness.

『태극도통감』의 도상을 통해 본 대순사상의 '선·후천' 개념 (The Concept of 'the Former World and the Later World' in Daesoon Thought as Introduced via the Diagrams of The Comprehensive Mirror of Taegeukdo)

  • 이봉호
    • 대순사상논총
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    • 제47집
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    • pp.65-103
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    • 2023
  • 대순사상의 핵심 경전인 『전경』에는 선천과 후천을 상극의 시대와 상생의 시대로 구분한다. 이러한 선천과 후천 개념은 『태극도통감』에서는 역학의 도상으로 나타난다. 역학에서 선천과 후천은 송대 도서역의 주요한 개념이다. 역학의 도상에서 「복희8괘차서도」, 「복희8괘방위도」, 「복희64괘차서도」, 「복희64괘방위도」는 선천에 해당하고, 「문왕8괘차서도」, 「문왕8괘방위도」 등은 후천에 해당한다. 『태극도통감』에서는 이 역학의 도상들을 대순사상에 따라 재해석한다. 「문왕시대 팔괘도」는 역학에서 「문왕팔괘도」에 해당한다. 이 도상은 「설괘전」 제5장의 경문에 따라 그려진 도상이다. 이 도상은 곤(坤)을 중심으로 한 "지존시대(地尊時代)"에 해당한다. 역학의 「복희팔괘방위도」는 대순사상에서 「복희시대 팔괘방위도」에 해당한다. 이 도상에서 가장 큰 특징은 동서남북 정방위에서 남북 방위에 배당된 괘가 천지비괘라는 것이다. 이는 비괘(否卦)가 음양의 교류와 소통이 전혀 일어나지 않는 괘상을 의미한다. 당연히 이는 음양의 상극을 상징한다. 이를 대순사상에서는 "천존시대(天尊時代)"라고 표현한다. 『태극도통감』의 「정역시대 팔괘도」의 도상의 가장 큰 특징은 동서남북 정방위에서 남북 방위에 배당된 괘가 지천태괘(地天泰卦)이다. 이는 감리괘가 정방위에서 벗어나 있어 오행에서 상극이 해소된 도상이다. 그래서 이 도상은 "어떠한 상극의 이치도 없는(全無相克之理)" 세상이자 "인존시대(人尊時代)"를 상징한다. 『전경』의 내용에 따르면, 상제께서 선천의 상극을 바로 잡는 삼계공사를 행하시고, 이 삼계공사의 결과로 후천 세계의 상생 도가 구현된다. 상제의 삼계공사는 신명계에서 행한 일이지만, 이는 후천 세계에서는 상생의 도가 구현되는 선경으로 나타난다. 이러한 후천의 세계를 도상으로 구현한 것이 『태극도통감』의 「정역시대 팔괘도」이다.

웜홀 라우팅 망에서의 효율적인 다중 멀티캐스트 알고리즘 (Efficient Multiple Multicast Algorithms in Wormhole - Routed Networks)

  • 김시관;조정완
    • 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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    • 제27권4호
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    • pp.373-382
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    • 2000
  • 웜홀망의 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요소는 개시지연시간인데 이는 메시지가 생성되어 망에 투입되기까지의 시간으로 정의된다. 본 논문에서는 다중 멀티캐스트 메시지의 개시지연시간을 단축하기 위하여 노드간의 메시지 충돌을 최소화하는 효율적인 멀티캐스트 전송 알고리즘을 제안한다. 제안되는 3가지의 알고리즘은 사용 가능한 채널들을 되도록 균등하게 사용함으로써 기존 제안된 알고리즘보다 우수한 성능을 보인다. 제안된 알고리즘들이 교착상태가 없음을 증명하고 2차원 메쉬망에서의 여러 가지 조건하에서 제안된 알고리즘의 우수함을 시뮬레이션을 통하여 증명한다. 제안 알고리즘의 전반적인 성능은 기존 알고리즘보다 20% 정도 우수함을 알 수 있다. 제안된 2차원 메쉬 다중 멀티캐스트 알고리즘은 3차원 메쉬망으로 확장이 용이하다.

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WBAN 환경에서 응급 정보의 안정적 전송을 위한 프로토콜 설계 및 구현 (Design and Implementation of a protocol for stable transmission of emergency information in WBAN environment)

  • 이동호;왕종수
    • 디지털산업정보학회논문지
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    • 제6권4호
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    • pp.57-65
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    • 2010
  • Application of WBAN technology in medical field facilitates the prevention of diseases by collecting the vital signs remotely. It also enables to prevent the accidental emergency situation in advance plus long-tem monitoring of patients with chronic diseases such as heart diseases, hypertension, or the elderly and infirm. For emergency patients, major vital signal information collected by the 'Sensing' should have the top priority and such information should be transferred as promptly as possible without competition. In addition, when an emergency occurs to a patient, a priority mechanism is necessitated for a urgent message to get through to the final destination. However, LR-WPAN IEEE 802.15.4 technology does not consider such emergency message handling features. To deal with aforementioned issues, the IEEE 802.15.4 super frame protocol structure has been designed for stable transfer of emergency information in WBAN environment in this study, and alternation to super frame structures have been made, allowing GTS(Guaranteed Time Slot) can be used first at CFP (Contention Free Period) by reserving the resources in advance and prioritize the emergency signals. NS-2 has been utilized for the performance test and analysis.

Enhanced TDMA based MAC Protocol for Adaptive Data Control in Wireless Sensor Networks

  • Alvi, Ahmad Naseem;Bouk, Safdar Hussain;Ahmed, Syed Hassan;Yaqub, Muhammad Azfar;Javaid, Nadeem;Kim, Dongkyun
    • Journal of Communications and Networks
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    • 제17권3호
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    • pp.247-255
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    • 2015
  • In this paper, we propose an adaptive time division multiple access based medium access control (MAC) protocol, called bitmap-assisted shortest job first based MAC (BS-MAC), for hierarchical wireless sensor networks (WSNs). The main contribution of BS-MAC is that: (a) It uses small size time slots. (b) The number of those time slots is more than the number of member nodes. (c) Shortest job first (SJF) algorithm to schedule time slots. (d) Short node address (1 byte) to identify members nodes. First two contributions of BS-MAC handle adaptive traffic loads of all members in an efficient manner. The SJF algorithm reduces node's job completion time and to minimize the average packet delay of nodes. The short node address reduces the control overhead and makes the proposed scheme an energy efficient. The simulation results verify that the proposed BS-MAC transmits more data with less delay and energy consumption compared to the existing MAC protocols.

일부 치과기공사의 여가만족도 및 관련요인에 대한 연구 (A Study of the relevant factors affecting the satisfaction of leisure activities among the dental technicians)

  • 권순석;김윤신
    • 대한치과기공학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.105-119
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    • 2008
  • This study explored the status of free time activities among the dental technicians who are working at Seoul, Gyonggido, and Gangwondo. On the basis of this research, we aim to present needs and applicable solutions to improve the working conditions and enhance the quality of life through more effective time management in free time activities that lead to their self development and far more enriched life. 500 subjects were randomly chosen and the questionary sheets were provided. Among them, 305 sheets were returned to be analysed through SPSS Win 10.0 software and the results are as follows; First, mean in the satisfaction of leisure activities was 3.44(SD=.73). Mean in sub categories was as follows; psychological factor(M=3.65, SD=.71), social factor(M=3.54, SD=.75), rest factors(M=3.52, SD=.63), physical factor(M=3.43, SD=.88), other factors(M=3.40, SD=.66), circumstantial factor(M=3.33, SD=.63), educational factor(M=3.24, SD=.73). Second, the most relevant sub categories in the satisfaction of leisure activities were social, educational, physical, and other circumstantial factors by sequence. Factors that affect leisure activities satisfaction were career and status of health, which shows statistical significance(p<.001). That is to say, contention of this study is that the general characteristics are closely related with and affect the types and the level of satisfaction in leisure activities of the subjects. Considering these results, the dental businesses and the associations of dental technicians should recognize the needs to improve the time management through more efficient cooperations between dentists and back office dental team, systemized working time, and introduction of incentive system among others. On the basis of this appreciation, the dental business should provide more time and various opportunities with the dental technicians. Dental technicians also need to reconsider their appreciations of leisure activities, that is, leisure activities are not just spending time doing something but they refresh them and enable them to be more active and faithful to home and work.

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$M^2$ MAC(Message Merging): 수중음파통신 기반의 실시간 로봇 제어 시스템을 위한 MAC 프로토콜 ($M^2$ MAC: MAC protocol for Real Time Robot Control System based on Underwater Acoustic Communication)

  • 김영표;박수현
    • 전자공학회논문지CI
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    • 제48권6호
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    • pp.88-96
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    • 2011
  • 수중 음파 통신은 해양 데이터 수집, 해저 탐사 및 개발, 군사 전술 감시 등 다양한 분야에 활용 가능하다. 이와 같이 다양한 분야에 Autonomous Underwater Vehicle(AUV)나 Remotely Operated Vehicle(ROV)와 같은 수중 로봇을 이용한 로봇 제어 시스템 구축은 필수적이다. 본 논문에서는 수중 음파 센서 네트워크 구성에서 중요한 부분인 에너지 효율적인 면을 고려하는 동시에 실시간 로봇 제어 시스템 구축에 적합한 Message Merging MAC($M^2$-MAC) 프로토콜을 제안한다. 제안된 Media Access Control(MAC) 프로토콜에서는 미리 할당된 타임 슬롯에 따라 로봇 노드들로부터 데이터를 수신하고, 베이스 스테이션으로부터 전달받은 메시지들을 버퍼링 과정을 거쳐 하나의 MAC 프레임으로 생성한 후 클러스터 내 모든 로봇 노드들에게 브로드 캐스팅 하게 된다. 또한 새로운 노드 진입 및 탈퇴 시 Maintenance&Sleep(M&S) 구간을 통해 관련 절차가 이루어짐으로써 경쟁과 비경쟁 방식이 혼합된 복합형 MAC 프로토콜의 형태를 이룬다. 본 논문에서는 실시간 로봇 제어 시스템 구축에 중요한 요소인 종단 간 지연과 에너지 소모량에 관련된 수학적 분석 모델을 제시하고 기존의 MAC 프로토콜과 비교함으로써 성능의 우수성을 검증한다.

QPP 주기성을 이용한 저전력 QPP 인터리버 주소발생기 설계 (A Low Power QPP Interleaver Address Generator Design Using The Periodicity of QPP)

  • 이원호;임종석
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제45권12호
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    • pp.83-88
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    • 2008
  • QPP 인터리버는 고속 병렬 터보 디코더에서 메모리 경합 없는 인터리빙 기능을 제공할 수 있어 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 QPP 인터리버의 주소 생성 함수 $f(x)=(f_1x+f_2x^2)%K$의 이차항 $f_2x^2%K$가 아주 작은 주기를 갖는다는 것을 보이고, 이러한 주기성을 이용하여 설계한 저전력 주소 생성기를 소개한다. 소개한 주소 생성 방법에서는 처음 반주기 동안의 $f_2x^2%K$ 값들을 메모리에 저장하고 이 값들은 읽어 f(x)를 계산함으로써 $f_2x^2%K$값들의 계산 없이 주소를 생성한다. 이렇게 설계한 주소 생성기는 일반적인 방법에 의한 설계에 비하여 평균 5.54%(가변 K인 경우)와 27.38%(고정 K인 경우)의 전력 소모 절감 효과를 갖는다.

IEEE 802.15.4 LR-WPAN 환경에서 공정 큐잉을 위한 가중치 기반 GTS 할당 기법 (A Weight based GTS Allocation Scheme for Fair Queuing in IEEE 802.15.4 LR-WPAN)

  • 이경화;이협건;신용태
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제47권9호
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    • pp.19-28
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    • 2010
  • IEEE 802.15.4 표준에서는 QoS(Quality-of-Service)를 요구하는 응용프로그램들의 패킷 전송을 보장하기 위해 비경쟁 접근방식에 의한 GTS(Guranted Time Solot) 할당 기법을 지원한다. 그러나 표준에 따른 GTS 할당 기법은 패킷이 도착한 순서에 따라 채널을 할당하는 FIFS(First In First Service) 스케쥴링을 사용해 패킷을 처리함으로서 대역의 낭비가 심하고 채널 사용률을 감소시켜 실질적인 QoS 서비스에 적합하지 못하다. 본 논문에서는 이러한 단점을 개선한 공정 큐잉을 위한 GTS 할당 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 각 노드의 GTS 할당 요청 횟수(RC, Request Count)와 최근 할당 여부(RA, Recently Allocation)를 이용해 GTS 할당에 대한 불공정성 문제를 해결함으로서 GTS 요청 처리율을 높이고 지연 시간을 감소시킨다. 제안하는 기법의 타당성 및 성능 분석을 위해 수학적 분석 모델을 수립하고, 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법이 표준과 비교해 데이터 처리율과 채널 사용률 측면에서 효율적임을 보였다.