• Journal of Communications and Networks
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• 제13권3호
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• pp.221-231
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• 2011

A joint multipath routing algorithm and channel allocation and scheduling for wireless multihop and multichannel systems is discussed. In packet transmission, distribution of packets to multiroutes makes it possible to reduce the transmission cost of the channels. Cross-layer cooperation of routing, channel allocation, and scheduling is an effective method of packet distribution. As a framework for the cooperation, we propose a multiroute distance vector routing (MDVR) scheme. In the MDVR scheme, the routing table is logically placed in between the routing and link layers, and the table plays the role of a service access point between these two layers. To evaluate the performance of MDVR, simulation is performed in a multichannel, multihop environment. The simulation results show that the MDVR framework can be efficiently implemented in the form of a distributed routing algorithm. It is also shown that in MDVR, the system-wise channel efficiency is almost 25% higher than that in a conventional single-route routing approach.

• 전자공학회논문지
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• 제53권5호
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• pp.25-36
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• 2016

스마트그리드 기술은 기존의 전력망 관리와 제어를 위해 ICT (Information and Communications Technologies)를 이용하여 전력 공급자와 소비자 간에 양방향으로 실시간 전력 정보의 교환을 통하여 에너지 효율을 극대화시키는 것을 목적으로 하고 있다. 본 논문에서는 IEEE 802.11s STDMA (Spatial Time Division Multiple Access) 기반의 다중 채널 스마트그리드의 NAN (Neighborhood Area Network) 네트워크에서 수리적 모델링에 기반한 계층 교차적 설계 기법을 이용하는 "JRS-MS" (Joint Routing and Scheduling for Multi-channel SmartGrid) 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 다중 채널 스마트그리드 NAN 네트워크의 각 데이터 링크에서 데이터 전송량을 적절히 조절하고 동시에 플로우들 간에 간섭이 적은 고속 경로의 탐색을 수행한다. 이를 통하여 각 플로우들의 네트워크 이용률을 높여 전송률을 향상시킨다. 제안 알고리즘과 기존 제안 알고리즘인 JRS-SG (Jointly Routing and Scheduling for SmartGrid) 알고리즘 과의 비교 성능 분석을 통하여 JRS-MS 알고리즘이 다중 홉 NAN 무선 메쉬 네트워크를 경유하는 플로우들의 수가 늘어날 때 주어진 대역폭 자원을 최대로 활용하여 전송 성능을 향상 시킬 수 있음을 보였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권6호
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• pp.884-891
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• 2016

The wireless mesh network (WMN) has attracted significant interests as a broadband wireless network to provide ubiquitous wireless access for broadband services. Especially with incorporating multiple orthogonal channels and multiple directional antennas into the WMN, each node can communicate with its neighbor nodes simultaneously without interference between them. However, as we allow more freedom, we need a more sophisticated algorithm to fully utilize it and developing such an algorithm is not easy in general. In this paper, we study a joint channel assignment, link scheduling, routing, and rate control problem for the WMN with multiple orthogonal channels and multiple directional antennas. This problem is inherently hard to solve, since the problem is formulated as a mixed integer nonlinear problem (MINLP). However, despite of its inherent difficulty, we develop an algorithm to solve the problem by using the generalized Benders decomposition approach [2]. The simulation results show the proposed algorithm provides the optimal solution to maximize the network utility, which is defined as the sum of utilities of all sessions.

• ETRI Journal
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• 제36권6호
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• pp.960-967
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• 2014

In this paper, an analytical framework is proposed for the optimization of network performance through joint congestion control, channel allocation, rate allocation, power control, scheduling, and routing with the consideration of fairness in multi-channel wireless multihop networks. More specifically, the framework models the network by a generalized network utility maximization (NUM) problem under an elastic link data rate and power constraints. Using the dual decomposition technique, the NUM problem is decomposed into four subproblems - flow control; next-hop routing; rate allocation and scheduling; power control; and channel allocation - and finally solved by a low-complexity distributed method. Simulation results show that the proposed distributed algorithm significantly improves the network throughput and energy efficiency compared with previous algorithms.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권1호
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• pp.193-214
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• 2017

In this paper, we study the problem of network utility maximization in a CSMA based multi-hop wireless network. Existing work in this aspect typically adopted continuous time Markov model for performance modelling, which fails to consider the channel conflict impact in actual CSMA networks. To maximize the utility of a CSMA based wireless network with channel conflict, in this paper, we first model its weighted network capacity (i.e., network capacity weighted by link queue length) and then propose a distributed link scheduling algorithm, called CSMA based Maximal-Weight Scheduling (C-MWS), to maximize the weighted network capacity. We derive the upper and lower bounds of network utility based on C-MWS. The derived bounds can help us to tune the C-MWS parameters for C-MWS to work in a distributed wireless network. Simulation results show that the joint optimization based on C-MWS can achieve near-optimal network utility when appropriate algorithm parameters are chosen and also show that the derived utility upper bound is very tight.

• 전자공학회논문지
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• 제51권12호
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• pp.30-45
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• 2014

최근 유비쿼터스 컴퓨팅 환경과 광대역 접속 환경을 필요로 하는 멀티미디어 어플리케이션 사용자가 급속히 증가하고 있으며, 이들에게 효율적인 네트워크 서비스를 제공할 수 있는 차세대 무선 네트워킹을 위한 핵심기술로서 무선 메쉬 네트워크가 주목받고 있다. 다수의 네트워크의 플로우들이 동시에 전송되는 경우, 각 플로우들의 경로 설정을 위한 경로 탐색과 각 플로우들의 전송을 위한 링크의 자원 할당은 네트워크의 효율성에 직접적으로 영향을 주는 요소 중 하나이다. 본 논문에서는 STDMA 기반의 무선 메쉬 네트워크에서 수리적 모델링을 사용하여 경로 탐색과 링크의 자원할당 문제를 동시에 고려하여 주어진 각 플로우들의 전송률을 최대로 수용할 수 있는 계층간 최적화 설계 기법을 이용한 알고리즘을 제안한다. 그리고, 성능 분석을 통하여 제안한 알고리즘이 다중 홉 무선 메쉬 네트워크를 경유하는 플로우들의 수가 늘어날 때 주어진 대역폭 자원을 최대로 활용하여 전송 성능을 향상 시킬 수 있음을 보였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권9호
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• pp.3008-3028
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• 2022

In this paper, we investigate traffic scheduling for a delay-sensitive multi-hop relay network, and aim to minimize the priority-based end-to-end delay of different data packet via joint relay selection, subcarrier assignment, and power allocation. We first derive the priority-based end-to-end delay based on queueing theory, and then propose a two-step method to decompose the original optimization problem into two sub-problems. For the joint subcarrier assignment and power control problem, we utilize an efficient particle swarm optimization method to solve it. For the relay selection problem, we prove its convexity and use the standard Lagrange method to deal with it. The joint relay selection, subcarriers assignment and transmission power allocation problem for each hop can also be solved by an exhaustive search over a finite set defined by the relay sensor set and available subcarrier set. Simulation results show that both the proposed routing scheme and the resource allocation scheme can reduce the average end-to-end delay.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권2호
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• pp.206-214
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• 2016

최근들어 무선 센서망에서 센서 노드에 대한 전력 공급을 위한 무선 에너지 전송(radio frequency energy transfer: RFET)에 대한 관심이 높아지고 있다. 기존의 센서망에서는 센서 노드들의 에너지 소비를 줄이는 것이 중요한 연구주제 중의 하나였지만 무선 에너지 전송 센서망에서는 센서 노드들이 계속해서 에너지를 공급받을 수 있기 때문에 에너지 소모를 줄이는 것이 상대적으로 그리 중요한 이슈는 아니다. 하지만 센서 노드들 사이에 가용 에너지양의 차가 발생하게 되기 때문에 무선 에너지 전송 센서망의 성능 향상을 위해서는 이와 같은 성질을 고려하여 프로토콜을 설계하는 것이 중요하게 된다. 이에 본 논문에서는 이를 고려하여 무선 에너지 전송 무선 센서망에서 라우팅, 스케줄링, 전력제어 기법을 'Max-min'과 'Max-min fairness' 두가지의 관점에서 제안을 한다. 또한 본 논문에서 제안한 기법들이 무선 에너지 전송 센서망의 성능을 크게 향상시킴을 보이며 이와 더불어 'Max-min'과 'Max-min fairness' 사이의 차이에 대해서도 논의를 한다.