KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제15권6호
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pp.2204-2224
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2021
This paper studies secure wireless transmission from a multi-antenna transmitter to a single-antenna intended receiver overheard by multiple eavesdroppers with considering the imperfect channel state information (CSI) of wiretap channel. To enhance security of communication link, the artificial noise (AN) is generated at transmitter. We first design the robust joint optimal beamforming of secret signal and AN to minimize transmit power with constraints of security quality of service (QoS), i.e., minimum allowable signal-to-interference-and-noise ratio (SINR) at receiver and maximum tolerable SINR at eavesdroppers. The formulated design problem is shown to be nonconvex and we transfer it into linear matrix inequalities (LMIs). The semidefinite relaxation (SDR) technique is used and the approximated method is proved to solve the original problem exactly. To verify the robustness and tightness of proposed beamforming, we also provide a method to calculate the worst-case SINR at eavesdroppers for a designed transmit scheme using semidefinite programming (SDP). Additionally, the secrecy rate maximization is explored for fixed total transmit power. To tackle the nonconvexity of original formulation, we develop an iterative approach employing sequential parametric convex approximation (SPCA). The simulation results illustrate that the proposed robust transmit schemes can effectively improve the transmit performance.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제6권2호
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pp.683-701
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2012
IEEE 802.11 standard has achieved huge success in the past decade and is still under development to provide higher physical data rate and better quality of service (QoS). An important problem for the development and optimization of IEEE 802.11 networks is the modeling of the MAC layer channel access protocol. Although there are already many theoretic analysis for the 802.11 MAC protocol in the literature, most of the models focus on the saturated traffic and assume infinite buffer at the MAC layer. In this paper we develop a unified analytical model for IEEE 802.11 MAC protocol in ad hoc networks. The impacts of channel access parameters, traffic rate and buffer size at the MAC layer are modeled with the assistance of a generalized Markov chain and an M/G/1/K queue model. The performance of throughput, packet delivery delay and dropping probability can be achieved. Extensive simulations show the analytical model is highly accurate. From the analytical model it is shown that for practical buffer configuration (e.g. buffer size larger than one), we can maximize the total throughput and reduce the packet blocking probability (due to limited buffer size) and the average queuing delay to zero by effectively controlling the offered load. The average MAC layer service delay as well as its standard deviation, is also much lower than that in saturated conditions and has an upper bound. It is also observed that the optimal load is very close to the maximum achievable throughput regardless of the number of stations or buffer size. Moreover, the model is scalable for performance analysis of 802.11e in unsaturated conditions and 802.11 ad hoc networks with heterogenous traffic flows.
In order to various service types of real time and non-real time traffic with varying requirements are transmitted over the IEEE 802.16 standard is expected to provide quality of service(QoS) researchers have explored to provide a queue management scheme with differentiated loss guarantees for the future Internet. The sides of a packet drop rate, an each class to differential drop probability on achieving a low delay and high traffic intensity. Improved a queue management scheme to be enhanced to offer a drop probability is desired necessarily. This paper considers multiple random early detection with differential drop probability which is a slightly modified version of the Multiple-RED(Random Early Detection) model, to get the performance of the best suited, we analyzes its main control parameters (maxth, minth, maxp) for achieving the proportional loss differentiation (PLD) model, and gives their setting guidance from the analytic approach. we propose Dynamic-multiple queue management scheme based on differential drop probability, called Dynamic-VQSDDP(Variable Queue State Differential Drop Probability)T, is proposed to overcome M-RED's shortcoming as well as supports static maxp parameter setting values for relative and each class proportional loss differentiation. M-RED is static according to the situation of the network traffic, Network environment is very dynamic situation. Therefore maxp parameter values needs to modify too to the constantly and dynamic. The verification of the guidance is shown with figuring out loss probability using a proposed algorithm under dynamic offered load and is also selection problem of optimal values of parameters for high traffic intensity and show that Dynamic-VQSDDP has the better performance in terms of packet drop rate. We also demonstrated using an ns-2 network simulation.
5G 및 B5G(Beyond 5G) 네트워크의 등장으로 기존 네트워크 한계를 극복할 수 있는 네트워크 가상화 기술이 주목받고 있다. 네트워크 가상화의 목적은 효율적 네트워크 자원의 활용과 다양한 전송요구 서비스에 대한 솔루션을 제공하기 위함이다. 이와 관련하여 여러 가지 휴리스틱 기반의 VNE 기법이 연구되고 있으나 네트워크 자원할당 및 서비스의 유연성이 제한되는 문제점을 지니고 있다. 본 논문에서는 다양한 응용의 서비스 요구사항을 충족하기 위해 GNN 기반의 네트워크 슬라이싱 분류 기법과 최적의 자원할당을 위한 RL 기반 VNE 기법을 제안한다. 제안된 기법에서는 Actor-Critic 네트워크를 이용하여 최적의 VNE를 수행한다. 또한 성능 평가를 위해 제안된 기법과 기존의 Node Rank, MCST-VNE, GCN-VNE 기법과의 성능을 비교분석하고 서비스 수용률 제고 및 효율적 자원 할당 측면에서 성능이 향상됨을 보인다.
온라인 배너 광고 산업에서는 일반적으로 복수의 배너 대안이 제작된다. 이때 중요한 의사결정은 어떤 광고 배너 대안을 선택해서 고객에게 노출하느냐 하는 것이다. 각 배너 대안을 고객이 클릭할 확률을 미리 알 수 없기 때문에 경영자는 실험적으로 여러 대안을 노출한 후, 고객의 클릭 여부에 따라 각 대안의 클릭 확률을 추정하며 최적의 대안을 찾아야 하고 이것은 온라인 광고와 관련된 강화학습 프로세스이다. 이 과정에서의 주요 의사결정 문제는 축적된 추정 클릭 확률 지식을 이용해서 최적의 대안을 노출하는 활용 전략과, 잠재적으로 더 우수한 대안을 찾기 위해 새로운 대안을 시도해보는 탐색 전략의 최적 균형점을 찾는 것이다. 본 연구는 구전효과와 대안의 수가 이러한 최적 탐색-활용 전략에 미치는 영향을 분석하였다. 이는 고객이 노출된 배너를 클릭하는 경우 관련 제품을 주위에 홍보하는 과정을 통해 광고 배너의 클릭률이 높아지는 구전효과를 온라인 광고 관련 강화학습에 추가하여 구현한 것이다. 분석을 위해 Multi-Armed Bandit 모형을 이용한 시뮬레이션 기법을 사용하였다. 분석 결과, 구전효과의 크기가 커지고 배너 대안의 수가 적을수록 광고 강화학습의 최적 탐색 수준이 높아지는 것이 관측되었다. 이는 구전효과에 의해 고객이 광고 배너를 클릭할 확률이 증가함에 따라 기존에 축적했던 추정 클릭률 지식의 가치가 낮아지고, 따라서 새로운 대안을 탐색하는 것의 가치가 증가하기 때문으로 분석되었다. 또한 광고 대안의 수가 작을 경우에는 구전효과 크기가 커질 때 최적 탐색 수준이 더 큰 폭으로 증가하는 경향을 발견하였다. 최근 온라인 구전으로 인해 구전효과의 영향이 커지는 시점에서 본 연구는 의미 있는 시사점을 제공한다.
본 연구는 카무트 사워종 제조 방식을 달리하여 제조한 사워도우 식빵의 품질 특성을 알아보고자 반죽의 pH와 발효율, 비용적, 영상분석, 수분함량, 색도, TPA, 저장성, 기호도 검사를 실시하였다. 반죽의 pH의 경우, 카무트 사워종을 첨가함으로써 대조구보다 유의적으로 낮은 pH를 가지는 것을 확인하였으며, 발효율 측정을 통해 사워종을 첨가한 시료의 발효가 대조구보다는 다소 느리지만, 대조구와 동일한 부피만큼 팽창하는 것을 알 수 있었다. 비용적과 영상분석 결과, 사워종을 첨가한 실험구가 CON보다는 다소 작은 부피를 가지며, 실험구 중에서도 TM과 CM의 부피와 비용적이 유의적으로 낮음을 확인하였다. 수분함량은 사워종의 수분함량이 높을수록 최종 제품의 수분함량도 높아지는 경향을 보여, Pool의 수분함량이 가장 높게 나타났다. 색도 분석 결과, 카무트 자체의 색으로 인해 카무트 사워종을 첨가한 실험구에서 다소 어두워지는 것을 알 수 있었다. TPA과 저장성 측정 결과, 시료 제조 24시간 후 시료의 경도는 CON이 유의적으로 가장 낮았으나, 72시간 경과할 때는 Pool과 CON은 유의적인 경도 차이가 없어짐을 확인하였다. 관능검사 중 기호도 검사 결과, 실험구 중에서는 이스트가 소량 첨가된 Pool과 Biga가 높은 평가를 받았고, TM과 CM은 전체적 기호도에서 좋지 않게 나타났다. 특성 차이 검사결과, 카무트 사워종을 첨가함으로써 부피는 다소 감소하지만, 빵의 속질과 껍질 색은 더 진해지며, 신맛과 곡물 풍미를 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 전반적인 품질특성 결과와 관능검사 결과에 따르면, Poolish의 형태로 카무트 사워종을 제조하는 것이 사워도우 빵의 품질과 기호도 측면에서 최적으로 여겨진다.
Growth rate during rearing, which varies depending on provided nutrition, has been related with age at $1^{st}$ calving (AFC). This study investigated the effect of upgrowth parameters during the rearing period on the reproduction of nulliparous Holstein heifers. The study comprised 77 successively born heifers from the same herd. Growth rate and fertility traits were measured during rearing and fertility parameters were recorded in lactations 1. Growth parameters (body weight, height, heart girth and body length) were measured at the approximate birth time, 270 and 450 d of age. Reproduction data collected included age at $1^{st}$ breeding, number of services per conception (S/C), pregnancy rate to $1^{st}$ artificial insemination, AFC. Animals were subsequently divided into 4 AFC groups for analysis: <23 mo, 23~25 mo, 26~30 mo and >30 mo. The AFC reflected both upgrowth rate and heifer reproduction, with later calving heifers smaller. Increased skeletal growth (at 270 and 450 d) was related with a reduced AFC (p<0.05). Early calving animals (<23 mo) had the best reproduction as nulliparous heifers, with most conceiving at first service (87.5%). Fertility in the first lactation was the worst in the oldest AFC group (>30 mo). In the 1st lactation period, a number of services per conception ($3.1{\pm}0.3$) increased with increasing AFC (>30 mo). Sub-optimal upgrowth related with an increased AFC could be mitigated by improved monitoring of replacement heifers during the rearing period.
In this paper, a Smart Home Service Robot, McBot II, which performs mess-cleanup function etc. in house, is designed much more optimally than other service robots. It is newly developed in much more practical system than McBot I which we had developed two years ago. One characteristic attribute of mobile platforms equipped with a set of dependent wheels is their omni- directionality and the ability to realize complex translational and rotational trajectories for agile navigation in door. An accurate coordination of steering angle and spinning rate of each wheel is necessary for a consistent motion. This paper develops trajectory controller of 3-wheels omni-directional mobile robot using fuzzy azimuth estimator. A specialized anthropomorphic robot manipulator which can be attached to the housemaid robot McBot II, is developed in this paper. This built-in type manipulator consists of both arms with 4 DOF (Degree of Freedom) each and both hands with 3 DOF each. The robotic arm is optimally designed to satisfy both the minimum mechanical size and the maximum workspace. Minimum mass and length are required for the built-in cooperated-arms system. But that makes the workspace so small. This paper proposes optimal design method to overcome the problem by using neck joint to move the arms horizontally forward/backward and waist joint to move them vertically up/down. The robotic hand, which has two fingers and a thumb, is also optimally designed in task-based concept. Finally, the good performance of the developed McBot II is confirmed through live tests of the mess-cleanup task.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권11호
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pp.4268-4290
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2015
Future mobile communications face enormous challenges as traditional voice services are replaced with increasing mobile multimedia and data services. To address the vast data traffic volume and the requirement of user Quality of Experience (QoE) in the next generation mobile networks, it is imperative to develop efficient content distribution technique, aiming at significantly reducing redundant data transmissions and improving content delivery performance. On the other hand, in recent years cloud computing as a promising new content-centric paradigm is exploited to fulfil the multimedia requirements by provisioning data and computing resources on demand. In this paper, we propose a cooperative caching framework which implements State based Content Distribution (SCD) algorithm for future mobile networks. In our proposed framework, cloud service providers deploy a plurality of cloudlets in the network forming a Distributed Cloud Service Network (DCSN), and pre-allocate content services in local cloudlets to avoid redundant content transmissions. We use content popularity and content state which is determined by content requests, editorial updates and new arrivals to formulate a content distribution optimization model. Data contents are deployed in local cloudlets according to the optimal solution to achieve the lowest average content delivery latency. We use simulation experiments to validate the effectiveness of our proposed framework. Numerical results show that the proposed framework can significantly improve content cache hit rate, reduce content delivery latency and outbound traffic volume in comparison with known existing caching strategies.
본 논문은 ATM 네트워크에서 예측하기 힘든 트래픽 특성을 갖는 VBR 및 ABR 서비스를 효과적으로 관리하여 서비스 품빌을 지원할 수 있는 실시간 통합트랙픽 관리(RITM : real-time integrated traffic management) 기법을 제안한다. RITM 기법은 독특한 ATM 셀 제어 블록을 운용하여 버스트 특성을 갖는 트래픽을 실시간으로감시하여 셀 도착 율의측정 시 소요되는 지연 시간을 최소화하고 기존의 연결들의 서비스 품질에 영향을 미치지않도록 여분의 네트워크 자원을 동적으로 재 할당하도록 한다 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안한 RITM 기법이 입력 트래픽을 정확히 감시하고 네트워크 자원을 효율적으로 관리함을 보였으며 이는 주어진 네트워크 상황에서 수용가능한 최적의 사용자 연결수를 결정할수 있음을 증명한다 마지막으로 이 연결 값이 가격 대비 성능을 최대화할 수 있는 버퍼 설계 및 네트워크 혼잡 상태를 방지하는 임계치로 사용될 수 있음을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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