• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제6권4호
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• pp.596-606
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• 2008

In this paper, we present a co-design methodology of dynamic optimal network-bandwidth allocation (ONBA) and adaptive control for networked control systems (NCSs) to optimize overall control performance and reduce total network-bandwidth usage. The proposed dynamic co-design strategy integrates adaptive feedback control with real-time scheduling. As part of this co-design methodology, a "closed-loop" ONBA algorithm for NCSs with communication constraints is presented. Network-bandwidth is dynamically assigned to each control loop according to the quality of performance (QoP) information of each control loop. As another part of the co-design methodology, a network quality of service (QoS)-adaptive control design approach is also presented. The idea is based on calculating new control values with reference to the network QoS parameters such as time delays and packet losses measured online. Simulation results show that this co-design approach significantly improves overall control performance and utilizes less bandwidth compared to static strategies.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2002년도 추계종합학술대회
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• pp.826-834
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• 2002

비동기식 제 3세대 이동통신 시스템인 GPRS망은 기존의 제 2세대 통신인 GSM 방식에 GGSN과 SGSN 노드를 추가함으로써 패킷 교환 방식을 가능하게 하였다. 따라서 GPRS망과 인터넷 망을 연결시켜주는 관문(Gateway) 역할을 수행하는 GGSN 노드의 성능과 용량을 최적화 시키기 위한 패킷 트래픽 처리 방안에 대한 연구가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 외부 인터넷 망으로부터 GGSN 노드에 도착되는 인터넷 패킷 트래픽의 모델을 정립하고, 이를 효율적으로 처리하기 위한 GGSN노드의 프로토콜 구조를 분석하여 처리 프로세서들의 트래픽 처리 능력을 분석하기 위한 성능모델을 만든다. 제안된 성능 모델의 시뮬레이션을 통해서 다양한 트래픽 부하 상태에서 처리 능력에 대해 분석한다. 입력 트래픽인 Speech, Video, WWW, E-mail에 대해 실시간 트래픽인 Speech와 Video의 QoS 요구사항을 만족시키기 위해 여러 스케줄링 알고리즘을 적용하여 각각의 기법에 대한 성능을 분석하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.1065-1071
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• 2009

위성을 통한 통신 서비스는 음성 통신 서비스와 같은 실시간 응용 서비스와 데이터 통신과 같은 비실시간 응용 서비스가 함께 제공되는 것이 일반적이다. 위성을 통하여 특성을 달리하는 여러 개의 응용 서비스를 함께 제공하기 위해서는 서비스의 클래스(COS : Class of Service)에 따라 우선순위를 달리하는 우선순위 스케줄링이 필요하다. 그러나 기존의 우선순위 스케줄링 기법은 우선순위가 낮을 경우, 서비스를 받지 못하는 굶주림(Starvation) 현상이 발생하는 문제점이 있었다. 본 논문에서는 COS에 따라 각기 다른 프리미엄을 주고, 스케줄링을 받지 못한 패킷은 Age를 증가시켜 가면서, Age와 프리미엄의 합이 가장 큰 패킷을 선택하는 프리미엄 기반 우선순위 스케줄링 기법을 제안한다. 제안한 스케줄링 기법은 고정 우선순위 스케줄링 기법에 비하여 우선순위가 낮은 서비스에 있어서 평균지연시간이 개선되었고, 지연시간에 대한 표준편차에 있어서도 기존의 고정 우선순위 기법에 비하여 개선되었음을 보여 주였다. 제안한 프리미엄 기반 우선순위 스케줄링 기법에서는 기존의 고정 우선순위 스케줄링 기법에서와 같은 무한정 굶주림 상태가 되지 않는다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권1호
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• pp.196-204
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• 2013

본 논문에서는 WDRR(Weighted Deficit Round Robin) 기법을 토대로 군사 위성통신망의 QoS를 향상시키기 위한 스케줄링 기법을 제안한다. 제안된 동적 WDRR기법은 통신망 대기열의 패킷의 크기가 커지는 경우 지수이동평균을 이용, 적절한 추가 퀀텀을 부여하여 대기열의 패킷을 효율적으로 전송하는 방법이다. 제안된 알고리즘의 효용성을 증명하기 위해 OPNET Modeler를 이용하여 모의실험환경을 구축하고, 제안된 알고리즘의 신뢰성 및 실시간성을 분석하였다. 이를 통하여, 기존 군사용 위성통신망 스케줄링 기법에 사용되는 WRR(Weighted Round Robin), DRR(Deficit Round Robin), WDRR(Weighted Deficit Round Robin) 등을 비교 분석한 모의실험 결과를 통해 통신망 지연시간과 패킷 손실율에 관한 성능 향상을 보였다.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제5권1호
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• pp.34-46
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• 2016

Networked Control System (NCS) has evolved in the past decade through the advances in communication technology. The problems involved in NCS are broadly classified into two categories namely network issues due to network and control performance due to system network. The network problems are related to bandwidth allocation, scheduling and network security, and the control problems deal with stability analysis and delay compensation. Various delays with variable length occur due to sharing a common network medium. Though most delays are very less and mostly neglected, the network induced delay is significant. It occurs when sensors, actuators, and controllers exchange data packet across the communication network. Networked induced delay arises from sensor to controller and controller to actuator. This paper presents an adaptive delay compensation process for efficient control. Though Smith predictor has been commonly used as dead time compensators, it is not adaptive to match with the stochastic behavior of network characteristics. Time delay adaptive compensation gives an effective control to solve dead time, and creates a virtual environment using the plant model and computed delay which is used to compensate the effect of delay. This approach is simulated using TrueTime simulator that is a Matlab Simulink based simulator facilitates co-simulation of controller task execution in real-time kernels, network transmissions and continuous plant dynamics for NCS. The simulation result is analyzed, and it is confirmed that this control provides good performance.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2001년도 봄 학술발표논문집 Vol.28 No.1 (A)
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• pp.130-132
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• 2001

현재 인터넷은 노력형 서비스(Best-effort service)만을 제공하며, 보장형 서비스(Guaranteed service)를 제공하지 못하는 한계를 가지고 있다. MPEG1, MPEG4, H.263과 같은 실시간 비디오 데이터를 효과적으로 제공하기 위해서는 보장형 서비스를 필요로 하며, 세션 관리, 호 허용 제어, 패킷 스케쥴링과 같은 여러 가지 기술들이 필요하다. 기존에 주로 사용되고 있는 FIFO(First-in First-out)에 의한 큐잉 정책으로는 대역폭, 지연 시간과 같은 네트워크 자원을 사용자에게 보장해 줄 수 없다. 따라서 CBQ(Class Based Queuing), WFQ(Weight Fair Queuing)아 같은 공평 큐잉 기법들에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 WFQ와 같은 공평 큐잉 기법을, 실시한 비디오 패킷 전송에 효과적으로 사용하기 위한 방법(AWF2Q+)을 제안하였다. FIFO, WFQ, AWF2Q+의 서비스 품질(PSNR)에 대한 비교, 분석을 통해 제안한 알고리즘이 실시간 비디오 서비스의 품질(PSNR)을 향상할 수 있다는 것을 보였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.865-873
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• 2010

본 논문에서의 새로운 스케줄링은 모바일 간에 실시간으로 요구하는 모든 최소 가용 대역폭, 최대 지연 시간 그리고 다른 부수적인 조건들에 대해 QoS를 보장하는 핸드오버 요청들을 제공하기 위해 제안되었다. 입력으로는 모바일 스테이션이 서비스지역 이동간에서 발생하는 핸드오버 시간에 대한 예측이 필요하다. QoS와 핸드오버 시간을 알게 된 후, 목적지 기지국은 새로운 요청을 위한 핸드오버에 우선순위를 둔다. 그리고 이전의 리소스는 실제로 핸드오버 동안 사용할 수 있는 기회를 조금 더 가지게 된다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제16C권5호
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• pp.661-668
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• 2009

IEEE 802.16e 시스템은 가변 비트율로 생성되는 묵음 삭제(Silence suppression) 지원 VoIP 트래픽 서비스의 QoS 제공을 위해, ErtPS(Extended real-time Polling Service) 상향링크 스케줄링 알고리즘을 제안하였다. VoIP 서비스는 묵음을 삭제할 경우에 사용자에게 연결상태라는 것을 알리기 위해, 수신자의 청각에 편안한 잡음을 재생시키는 CNG(Comfort Noise Generation) 모드를 지원해야 한다. CNG 모드의 비음성 구간에서는 음성 구간에 비해 긴 패킷 전송 간격에 따라 낮은 전송률로 데이터를 생성한다. 따라서, 주기적으로 데이터 패킷을 생성하는 서비스 플로우를 위해 설계된 ErtPS 알고리즘을 음성 구간과는 다른 주기로 데이터를 생성하는 비음성 구간에 적용할 경우, 상향 링크의 자원이 비효율적으로 사용된다. 이에 본 논문에서는 CNG 지원 VoIP 트래픽에 대한 비음성 구간에서의 효율적인 자원 활용을 위해,개선된 ErtPS 방안을 제안하였다. 제안 방안에서는 사용자가 기지국에게 자신의 음성 상태의 변화를 알리면, 기지국은 사용자의 각 음성 상태에 따라 해당 주기로 대역폭을 할당한다. 이를 위해, 제안 방안에서는 802.16e 시스템에서 주기적으로 채널의 품질정보를 기지국에 전달하기 위해 사용되는 상향 링크 부채널인 CQI(Cannel Quality Information) 채널을 활용하였다. OPNET 시뮬레이터를 사용하여 제안 방안의 성능을 평가해 보았으며, ErtPS와 비교하여 상향 링크의 대역폭 활용과 패킷 전송 지연 면에서 성능이 향상되었음을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제3권4호
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• pp.344-365
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• 2009

The performance of a tracking system is greatly increased if multiple types of sensors are combined to achieve the objective of the tracking instead of relying on single type of sensor. To conduct the multi-modal tracking, we have previously developed a multi-modal sensor-based tracking model where acoustic sensors mainly track the objects and visual sensors compensate the tracking errors [1]. In this paper, we find a network synchronization problem appearing in the developed tracking system. The problem is caused by the different location and traffic characteristics of multi-modal sensors and non-synchronized arrival of the captured sensor data at a processing server. To effectively deliver the sensor data, we propose a time-based packet aggregation algorithm where the acoustic sensor data are aggregated based on the sampling time and sent to the server. The delivered acoustic sensor data is then compensated by visual images to correct the tracking errors and such a compensation process improves the tracking accuracy in ideal case. However, in real situations, the tracking improvement from visual compensation can be severely degraded due to the aforementioned network synchronization problem, the impact of which is analyzed by simulations in this paper. To resolve the network synchronization problem, we differentiate the service level of sensor traffic based on Weight Round Robin (WRR) scheduling at the routers. The weighting factor allocated to each queue is calculated by a proposed Delay-based Weight Allocation (DWA) algorithm. From the simulations, we show the traffic differentiation model can mitigate the non-synchronization of sensor data. Finally, we analyze expected traffic behaviors of the tracking system in terms of acoustic sampling interval and visual image size.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권10호
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• pp.4787-4807
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• 2016

Although the dense interconnection datacenter networks (DCNs) (e.g. FatTree) provide multiple paths and high bisection bandwidth for each server pair, the single-path TCP (SPT) and ECMP which are widely used currently neither achieve high bandwidth utilization nor have good load balancing. Due to only one available transmission path, SPT cannot make full use of all available bandwidth, while ECMP's random hashing results in many collisions. In this paper, we present OFPT, an OpenFlow based Parallel Transport framework, which integrates precise routing and scheduling for better load balancing and higher network throughput. By adopting OpenFlow based centralized control mechanism, OFPT computes the optimal path and bandwidth provision for each flow according to the global network view. To guarantee high throughput, OFPT dynamically schedules flows with Seamless Flow Migration Mechanism (SFMM), which can avoid packet loss in flow rerouting. Finally, we test OFPT on Mininet and implement it in a real testbed. The experimental results show that the average network throughput in OFPT is up to 97.5% of bisection bandwidth, which is higher than ECMP by 36%. Besides, OFPT decreases the average flow completion time (AFCT) and achieves better scalability.