• 한국통신학회논문지
• /
• 제32권5B호
• /
• pp.295-303
• /
• 2007

An algorithm is proposed to seek a local optimal solution of the network utility maximization problem in a wireless mesh network, where the architecture being considered is an infrastructure/backbone wireless mesh network. The objective is to achieve proportional fairness amongst the end-to-end flows in wireless mesh networks. In order to establish the communication constraints of the flow rates in the network utility maximization problem, we have presented necessary and sufficient conditions for the achievability of the flow rates. Since wireless mesh networks are generally considered as a type of ad hoc networks, similarly as in wireless multi-hop network, the network utility maximization problem in wireless mesh network is a nonlinear nonconvex programming problem. Besides, the gateway/bridge functionalities in mesh routers enable the integration of wireless mesh networks with various existing wireless networks. Thus, the rate optimization problem in wireless mesh networks is more complex than in wireless multi-hop networks.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제32권10A호
• /
• pp.1023-1033
• /
• 2007

This study considers a joint congestion control, routing and power control for energy-constrained wireless networks. A mathematical model is introduced which includes maximization of network utility, maximization of network lifetime, and trade-off between network utility and network lifetime. The framework would maximize the overall throughput of the network where the overall throughput depends on the data flow rates which in turn is dependent on the link capacities. The link capacity on the other hand is a function of transmit power levels and link Signal-to-Interference-plus-Noise-Ratio (SINR) which makes the power allocation problem inherently difficult to solve. Using dual decomposition techniques, subgradient method, and logarithmic transformations, a joint algorithm for rate and power allocation problems was formulated. Numerical examples for each optimization problem were also provided.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(D)
• /
• pp.219-221
• /
• 2012

The concave utility in the Network Utility Maximization (NUM) problem is only suitable for elastic flows. In networks with multiclass traffic, the utility can be concave, linear, step or sigmoidal. Hence, the basic NUM becomes a nonconvex optimization problem. The current approach utilizes the standard dual-based decomposition method. It does not converge in case of scarce resource. In this paper, we propose an algorithm that always converges to a local optimal solution to the nonconvex NUM after solving a series of convex approximation problems. Our techniques can be applied to any log-concave utilities.

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

• 한국통신학회논문지
• /
• 제34권1A호
• /
• pp.76-83
• /
• 2009

본 논문에서는 OFDMA를 이용하는 시스템에서의 elastic 서비스를 위한 공평성을 고려한 opportunistic 스케줄링 기법에 대하여 연구한다. 본 논문에서는 각 유저의 만족도를 유틸리티로 정의한 후 네트워크 유틸리티 극대화 기법을 이용한다. 이러한 유틸리티는 각 유저가 이용하는 서비스에 따라 서로 다르게 정의할 수 있으며 elastic 서비스의 경우에는 평균 전송률이 높을수록 유저의 만족도가 높아지게 된다. 이를 반영하기 위하여 각 유저의 유틸리티를 평균 전송률에 대한 함수로 정의한다. 또한 각 유저 사이의 공평한 자원 배분을 위한 조건을 유저들의 유틸리티를 이용하여 정의하고 이를 만족하는 동시에 각 유저의 유틸리티의 합으로 정의되는 네트워크 유틸리티를 극대화 하기위한 opportunistic 스케줄링 기법을 연구한다. 본 논문에서는 각각의 공평성 조건에 대한 opportunistic 스케줄링 문제를 최적화 문제로 정의하고 이를 dual 기법과 stochastic sub-gradient 기법으로 풀어 스케줄링 기법을 구현하도록 한다.

• 전자공학회논문지
• /
• 제50권5호
• /
• pp.18-24
• /
• 2013

네트워크 코딩은 브로드캐스트와 오버히어링 특성을 통해 네트워크의 처리율 향상을 가져오는 기법으로 널리 연구되고 있다. 본 논문에서는 인트라세션 네트워크 코딩 방법을 사용하여 멀티채널, 멀티라디오, 멀티세션으로 구성된 무선 멀티홉 네트워크 환경의 네트워크 유틸리티 향상을 위한 네트워크 유틸리티 최대화 문제를 모델링한다. 그리고 주어진 환경에서의 유틸리티 최대화 문제의 해를 구하기 위해 혼잡 제어 알고리즘, 분산 레이트 제어 알고리즘 그리고 휴리스틱 자원 할당 알고리즘을 제안한다. MATLAB을 사용하여 제안한 알고리즘에 대한 성능 평가를 하였으며 멀티채널, 멀티라디오, 멀티세션의 변화에 따른 네트워크 유틸리티를 구하였다. 그 결과, 제안한 세 가지 알고리즘을 통해 무선 멀티홉 네트워크에서 처리율 향상이 이루어짐을 알 수 있으며 본 논문에서 제안한 알고리즘을 통해 네트워크 처리율 최적화 문제에 대한 솔루션을 제시하였다.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제11권5호
• /
• pp.489-499
• /
• 2009

We describe the fundamental issue of scheduling the allocation of wireless network resources and provide several formulations of the associated problems. The emphasis is on scheduling transmission attempts. We place this problem in the context of existing approaches, like information theoretic and traditional network theoretic ones, as well as novel avenues that open up the possibility of addressing this issue for non-stationary and non-ergodic environments. We summarize concrete recent results for specific special cases that include unicast and multicast traffic, different objective functions, and reduced complexity versions of the problem. We conclude with some thoughts for future work. We identify and single out the cross-layer nature of the problem and include a simple physical-layer criterion in what is mostly a medium access control (MAC) problem.

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

• 한국통신학회논문지
• /
• 제35권12B호
• /
• pp.1749-1757
• /
• 2010

본 논문에서는 사용자의 QoS (Quality of Service) 만족을 위해 할당하는 통신 자원에 대한 비용을 최소화하는 기법을 제안한다. 전송 지연이나 손실과 같이 사용자의 QoS를 결정짓는 요소들은 링크 사용률에 의존하게 되므로 링크 사용률에 따른 비용함수를 정의한다. 우선 네트워크 효용 최대화 (Network Utility Maximization) 문제로부터 기본적인 용량 계획 문제를 만들고, 하나의 토폴로지를 예로 들어 기본적인 용량 계획 문제의 해법이 최적의 해법을 제시하지 못한다는 것을 증명한다. 기본적인 용량 계획 문제의 해법을 초기 값으로 설정하고 라우팅과 용량 증설의 계층간 최적화 기법을 통하여 최적의 용량 계획 방법을 제시한다. 이 용량 계획 방법은 점차 증가하고 있는 평균 트래픽 양을 고려했을 때, 어떤 링크에 얼마만큼의 추가 자원이 필요할지에 대한 효과적인 해법을 제시할 수 있다. 시뮬레이션 결과를 통해, 제시한 토폴로지에서 최소 비용으로 수렴하는 것을 확인한 후에 좀 더 복잡하고 일반적인 네트워크에서도 수렴함을 보인다.

• 대한전자공학회논문지TC
• /
• 제43권11호
• /
• pp.1-7
• /
• 2006

본 논문에서는 코드분할 다중화방식(CDMA)을 기반으로 한 무선 애드혹 네트워크에서의 혼잡 제어와 전송 파워 제어의 복합 최적화 기법에 대해서 고찰하고, 낮은 신호대비 잡음 및 간섭(이하 SINR) 상황을 고려한 알고리즘을 제시한다. 기존의 연구 [6]에서 제시된 CDMA기반의 무선 애드혹 네트워크를 위한 복합 제어 방식은 높은 SINR 상황을 가정하고 있으며, 낮은 SINR 상황에 대해서는 고려하지 않았다. 본 논문에서 우리는 SINR이 1보다 상대적으로 훨씬 작은 낮은 SINR 상황에 대해서 고려해야 할 문제점들을 살펴보고, 적절한 알고리즘을 제시한다.