• 제목/요약/키워드: Optimized Path Routing

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Route Optimization Scheme for Mobile Content Sources in Content Centric Networking

  • Lee, Jihoon;Rhee, Eugene
    • Journal of information and communication convergence engineering
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    • 제18권1호
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    • pp.22-27
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    • 2020
  • Content centric networking (CCN) is regarded as promising internet architecture because it can provide network efficiency in terms of bandwidth consumption by separating contents from a specific network location and decrease network congestion events. However, the application of a CCN does not widely consider the side effects of mobile devices, particularly mobile content sources. For content source mobility, a full routing update is required. Therefore, in this study, a route optimization scheme is proposed for mobile content sources in a CCN environment to provide low communication overhead, short download time, and low resource consumption. The proposed scheme establishes a direct path between content requesters and a mobile content source for the exchange of interest and data packets using interest-piggybacked data packets. Based on the inherent CCN naming characteristics, the content source does not know the name prefix of the content consumer, and thus the proposed optimized CCN scheme utilizes the content router in the home domain of the content source.

IEEE 802.11 PSM을 적용한 다중 홉애드 혹 네트워크에서 우회경로의 최소화 (Minimizing non-optimal paths in multi-hop ad hoc network adopted IEEE 802.11 PSM)

  • 황도현;이장수;김성천
    • 정보처리학회논문지C
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    • 제14C권7호
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    • pp.583-588
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    • 2007
  • 이동 애드 혹 네트워크는 기반 망의 도움 없이 모바일 노드의 자유로운 참여와 이탈에 의해 임시적인 네트워크를 구성하기 용이하다. 이러한 모바일 노드는 한정된 에너지에 의존한다. 그래서 무선 애드 혹 네트워크에서 에너지와 관련된 문제들이 중요한 연구과제로 다루어진다. 모바일 노드의 에너지 소비를 줄이기 위해 IEEE 802.11 PSM를 적용한 다중 홉 애드 혹 네트워크 모델에 대해서 최근 많은 연구가 이루어졌다. IEEE 802.11 PSM은 단일 홉 애드 혹을 가정하고 제안되었다. IEEE 802.11 PSM을 다중 홉 애드 혹 네트워크에 적용을 하게 될 경우 경로설정 메시지를 받지 못한 모바일 노드에 의해 우회하는 경로가 발생하게 된다. 우회하는 경로는 전송지연뿐만 아니라 모바일 노드의 에너지 소비를 증가시키게 된다. 본 논문에서는 경로 설정 메시지를 전송받지 못한 모바일 노드에 의해 발생하는 우회하는 경로를 최적의 경로로 재설정하는 알고리즘을 제안하였다. 모바일 노드는 자신의 송수신 범위에 있는 노드들의 데이터를 엿들을 수 있다. 무선 매체는 동일한 대역을 사용하는 모든 모바일 노드에 의해 공유되어진다. 이러한 매체의 특성을 이용하여 모든 모바일 노드들은 우회경로를 감시하고 우회경로가 발생하였을 경우 자신의 라우팅 테이블의 정보를 수정하거나 이웃한 모바일 노드에게 라우팅 업데이트 요청 메시지를 보내어 최적의 경로로 재설정하게 된다. 우회경로를 최적의 경로로 재설정함으로써 전송지연과 불필요한 에너지 소비를 줄일 수 있었다. 시뮬레이션을 통해 제안 알고리즘을 수행하기위한 오버헤드는 무시할 수 있을 정도로 작다는 것을 알 수 있었다.

상황인식 기반 지능형 최적 경로계획 (Intelligent Optimal Route Planning Based on Context Awareness)

  • 이현정;장용식
    • Asia pacific journal of information systems
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    • 제19권2호
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    • pp.117-137
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    • 2009
  • Recently, intelligent traffic information systems have enabled people to forecast traffic conditions before hitting the road. These convenient systems operate on the basis of data reflecting current road and traffic conditions as well as distance-based data between locations. Thanks to the rapid development of ubiquitous computing, tremendous context data have become readily available making vehicle route planning easier than ever. Previous research in relation to optimization of vehicle route planning merely focused on finding the optimal distance between locations. Contexts reflecting the road and traffic conditions were then not seriously treated as a way to resolve the optimal routing problems based on distance-based route planning, because this kind of information does not have much significant impact on traffic routing until a a complex traffic situation arises. Further, it was also not easy to take into full account the traffic contexts for resolving optimal routing problems because predicting the dynamic traffic situations was regarded a daunting task. However, with rapid increase in traffic complexity the importance of developing contexts reflecting data related to moving costs has emerged. Hence, this research proposes a framework designed to resolve an optimal route planning problem by taking full account of additional moving cost such as road traffic cost and weather cost, among others. Recent technological development particularly in the ubiquitous computing environment has facilitated the collection of such data. This framework is based on the contexts of time, traffic, and environment, which addresses the following issues. First, we clarify and classify the diverse contexts that affect a vehicle's velocity and estimates the optimization of moving cost based on dynamic programming that accounts for the context cost according to the variance of contexts. Second, the velocity reduction rate is applied to find the optimal route (shortest path) using the context data on the current traffic condition. The velocity reduction rate infers to the degree of possible velocity including moving vehicles' considerable road and traffic contexts, indicating the statistical or experimental data. Knowledge generated in this papercan be referenced by several organizations which deal with road and traffic data. Third, in experimentation, we evaluate the effectiveness of the proposed context-based optimal route (shortest path) between locations by comparing it to the previously used distance-based shortest path. A vehicles' optimal route might change due to its diverse velocity caused by unexpected but potential dynamic situations depending on the road condition. This study includes such context variables as 'road congestion', 'work', 'accident', and 'weather' which can alter the traffic condition. The contexts can affect moving vehicle's velocity on the road. Since these context variables except for 'weather' are related to road conditions, relevant data were provided by the Korea Expressway Corporation. The 'weather'-related data were attained from the Korea Meteorological Administration. The aware contexts are classified contexts causing reduction of vehicles' velocity which determines the velocity reduction rate. To find the optimal route (shortest path), we introduced the velocity reduction rate in the context for calculating a vehicle's velocity reflecting composite contexts when one event synchronizes with another. We then proposed a context-based optimal route (shortest path) algorithm based on the dynamic programming. The algorithm is composed of three steps. In the first initialization step, departure and destination locations are given, and the path step is initialized as 0. In the second step, moving costs including composite contexts into account between locations on path are estimated using the velocity reduction rate by context as increasing path steps. In the third step, the optimal route (shortest path) is retrieved through back-tracking. In the provided research model, we designed a framework to account for context awareness, moving cost estimation (taking both composite and single contexts into account), and optimal route (shortest path) algorithm (based on dynamic programming). Through illustrative experimentation using the Wilcoxon signed rank test, we proved that context-based route planning is much more effective than distance-based route planning., In addition, we found that the optimal solution (shortest paths) through the distance-based route planning might not be optimized in real situation because road condition is very dynamic and unpredictable while affecting most vehicles' moving costs. For further study, while more information is needed for a more accurate estimation of moving vehicles' costs, this study still stands viable in the applications to reduce moving costs by effective route planning. For instance, it could be applied to deliverers' decision making to enhance their decision satisfaction when they meet unpredictable dynamic situations in moving vehicles on the road. Overall, we conclude that taking into account the contexts as a part of costs is a meaningful and sensible approach to in resolving the optimal route problem.

Weight Adjustment Scheme Based on Hop Count in Q-routing for Software Defined Networks-enabled Wireless Sensor Networks

  • Godfrey, Daniel;Jang, Jinsoo;Kim, Ki-Il
    • Journal of information and communication convergence engineering
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    • 제20권1호
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    • pp.22-30
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    • 2022
  • The reinforcement learning algorithm has proven its potential in solving sequential decision-making problems under uncertainties, such as finding paths to route data packets in wireless sensor networks. With reinforcement learning, the computation of the optimum path requires careful definition of the so-called reward function, which is defined as a linear function that aggregates multiple objective functions into a single objective to compute a numerical value (reward) to be maximized. In a typical defined linear reward function, the multiple objectives to be optimized are integrated in the form of a weighted sum with fixed weighting factors for all learning agents. This study proposes a reinforcement learning -based routing protocol for wireless sensor network, where different learning agents prioritize different objective goals by assigning weighting factors to the aggregated objectives of the reward function. We assign appropriate weighting factors to the objectives in the reward function of a sensor node according to its hop-count distance to the sink node. We expect this approach to enhance the effectiveness of multi-objective reinforcement learning for wireless sensor networks with a balanced trade-off among competing parameters. Furthermore, we propose SDN (Software Defined Networks) architecture with multiple controllers for constant network monitoring to allow learning agents to adapt according to the dynamics of the network conditions. Simulation results show that our proposed scheme enhances the performance of wireless sensor network under varied conditions, such as the node density and traffic intensity, with a good trade-off among competing performance metrics.

재난지역에서의 대피·대응 동시수행을 위한 다중목적 긴급대피경로 최적화 (Route Optimization for Emergency Evacuation and Response in Disaster Area)

  • 강창모;이종달;송재진;정광수
    • 대한토목학회논문집
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    • 제34권2호
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    • pp.617-626
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    • 2014
  • 최근 들어 재난 발생으로 인한 재산 및 인명피해가 속출하고 있다. 이에 따라 국내 여러 분야에서 분야별 대응방안 모색을 위해 노력하고 있지만 대피매뉴얼 작성을 위한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 공단과 같은 산업지역에서 대규모 대피가 필요한 사고가 발생하였을 때, 대응방안에 따른 최적의 대피경로를 산정하는 모형을 개발하였다. 모형개발에는 Dijkstra 최단경로 알고리즘, 가능경로법, 유전자 알고리즘 및 파레토 최적해 산정 등을 통하여 모형을 개발하였고, 병렬처리를 통하여 연산시간을 단축시킬 수 있도록 하였다. 뿐만 아니라 개발된 모형을 가상네트워크에 대한 적용을 통해 타당성을 검증하였고, 구미 국가산업 1단지를 대상으로 적용하여 실제 지역을 대상으로 한 모형의 적용성을 검증하였다. 모형을 이용하여 목적함수별 최적경로를 산출한 결과, 최적경로 산출 이전보다 좋은 결과를 얻을 수 있어 타당성이 검증되었고, 실제 지역을 대상으로 연산한 결과를 통해 모형의 적용성도 검증되었다. 본 연구 결과는 재난을 대비한 대응목적별 대피매뉴얼의 작성뿐만 아니라, 재난 발생 시 대응차량의 진입경로 산정에도 도움이 될 것으로 판단된다.

혼합트래픽 환경에서 Open Flow 네트워크 성능 평가 (OpenFlow Network Performance Evaluation under Heterogeneous Traffic)

  • 염재근;이창무;최덕재;석승준;송왕철;허지완
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제12권12호
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    • pp.46-53
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    • 2012
  • 네트워크의 새로운 구조와 신개념 서비스 연구를 위한 연구망에서의 트래픽은 매우 다양한 속성을 지니게 된다. 이러한 연구망에서 단일 라우팅 프로토콜을 이용하는 것은 다양한 트래픽 속성을 만족시키는데 한계가 있다. 본 연구에서는 트래픽 특성을 두 가지 유형으로 분류하고 각 유형별로 최적화 기법을 이용한 알고리즘을 적용하여 독립적인 다중 포워딩 경로를 제공함으로써, 전체적으로 최적화 효과를 얻을 수 있는 방안을 제시하고, 실험으로 이를 입증한다. 구분된 유형별 트래픽은 스위치의 각 포트별로 할당되며, 각 유형별 포워딩 경로를 제공하기 위하여 OpenFlow 기술을 사용한다. 즉, 하나의 망에 트래픽 유형별로 복수 개의 경로를 OpenFlow Controller에서 구동하여 그 결과를 Forwarder에서 실행함으로써 트래픽의 만족도를 향상 시키는 시스템을 구현할 수 있는 방안을 제시한다.

모바일 애드흑 네트워크의 안전하고 효과적인 치적의 인증경로 탐색 기법 (A Secure and Effective Optimal Path Searching Method on Certificate Chains in Mobile Ad hoc NETworks)

  • 최성재;김용우;이홍기;송주석;양대헌
    • 한국정보과학회논문지:정보통신
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    • 제32권3호
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    • pp.310-317
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    • 2005
  • 모바일 애드흑 네트워크는 기존의 시스템처럼 인증기관(Certificate Authority)이나 중앙 집중화된 서버를 통해 노드들에 대한 신뢰와 온라인 접근을 제공하지 않는다. 그러나, 시스템의 노드들은 서로 안전하게 데이타를 주고받기 위해서 경로를 탐색하는 것뿐만 아니라, 서로를 신뢰할 수 있게 하는 과정이 반드시 필요하다. 이러한 이유 때문에 온라인 신뢰기관이나 인증 저장 공간을 요구했던 전통적인 보안 구조는 안전한 애드혹 네트워크에는 적합하지 않다. 이에 본 논문에서는 애드흑 네트워크 환경에서 효과적인 플러딩(flooding) 기법을 사용하여 노드 사이에 '안전하고 효과적인 최적의 인증경로탐색기법을 제안한다. 이 시스템은 브로드캐스팅(broadcasting)을 통해 목적지만을 찾는 일반적인 라우팅 프로토콜만을 의미하는 것이 아니라, 통신하고자 하는 노드를 안전하고 효과적으로 탐색하며, 찾아진 경로 또한 그 경로에 있는 노드간의 신뢰를 통해 검증하는 과정을 포함한다.

Binding Query를 활용한 Proxy Mobile IPv6의 성능 향상 기법 (Performance Enhancement of Proxy Mobile IPv6 using Binding Query)

  • 박재완;김지인;고석주
    • 한국통신학회논문지
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    • 제36권11B호
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    • pp.1269-1276
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    • 2011
  • Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) 프로토콜에서는 단말간 통신 시에 모든 데이터 패킷이 Local Mobility Anchor (LMA)를 거쳐 전달되어 통신단말이 모두 동일 망에 위치한 경우 데이터 패킷이 최적화되지 않은 경로를 사용함으로 인해 성능이 저하된다. 본 논문에서는 Binding Query를 활용한 PMIPv6의 경로최적화 기법을 제안한다. 제안되는 Query-based PMIPv6 (Q-PMIPv6) 기법에서 Correspondent Node (CN)의 Mobile Access Gateway (MAG)는 Mobile Node (MN)의 Proxy Care-of-Address를 획득하기 위하여 LMA로 Binding Query를 보내고, 이후에 CN과 MN는 최적화된 경로를 이용하여 데이터 전송을 수행한다. 성능분석을 위해 제안하는 Q-PMIPv6 기법과 기존의 PMIPv6 및 PMIPv6 Localized Routing (PMIPv6-LR) 기법을 이론적인 수치 분석 및 ns-2 시뮬레이션을 통해 비교하였다. 비교 분석 결과, 제안하는 Q-PMIPv6 기법이 시그널링 비용 및 데이터 전달 비용 측면에 서 기존 PMIPv6 및 PMIPv6-LR 기법에 비해 우수함을 확인하였다.

완전 광전달망에 적합한 망 구조와 파장 할당 알고리즘 연구 (Study on the Network Architecture and the Wavelength Assignment Algorithm for All-Optical Transport Network)

  • 강안구;최한규;양근수;조규섭;박창수
    • 한국통신학회논문지
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    • 제24권6B호
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    • pp.1048-1058
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    • 1999
  • 본 논문은 완전 광전달망에 적합한 네트워크 구조를 얻기 위해 몇 가지 구조들의 파장 수와 LT 수를 비교한다. 이 구조들은 PPWDM, SHWDM, DHWDM, 완정 광 WDM이며, 사용되는 토폴로지는 라우팅 패턴이 일정하고 트래픽 패턴이 균일한 정적 링 네트워크이다. 또한, 본 논문은 완전 메쉬 형태의 트래픽 패턴을 갖는 완전 광 WDM 링 구조에서 파장 할당 알고리즘을 제안한다. 파장 할당 알고리즘은 상위 계층과 관계없이 광 계층에서 직접 설정되는 트래픽을 최단의 경로를 따라 할당하는 학습적 알고리즘에 기초한다.

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스마트 조선소내 D2D 통신 기술 적용 방안 제안 (Proposal Scheme of a D2D Communication in Smart Shipyard)

  • 김수현;이성로;민상원
    • 한국통신학회논문지
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    • 제39C권12호
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    • pp.1261-1266
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    • 2014
  • 스마트 조선소는 조선소내 모든 업무를 모바일 애플리케이션을 이용하며, 스마트 단말의 급속한 보급과 다양한 모바일 서비스로 인한 인프라의 과부하가 예상된다. 기존의 인프라의 과부하를 줄이기 위한 매크로셀 및 펨토셀, 코어 네트워크 장비의 증설은 문제가 있기 때문에, 본 논문에서는 스마트 조선소 네트워크에 기존의 인프라를 통한 통신에 비해 자원의 효율성을 높이고 인프라의 부하를 줄일 수 있는 D2D 통신 기술을 적용한다. 스마트 조선소내 D2D 통신 기술을 적용하기 위한 네트워크 구성과 D2D 단말 탐색 및 데이터 전송 방법과 트래픽 타입에 따른 데이터 전송 경로 방안을 제안하였다. 코어 네트워크의 과부화된 트래픽을 최적화된 경로로 보낼 수 있는지 기능 수행여부를 state transition diagram을 이용하여 확인하였다. 우리는 스마트 조선소내 D2D 통신 기술을 적용함으로써 기존의 통신 방법보다 더 효율적인 트래픽 처리가 가능할 것이다.