본 논문은 지상이나 해상의 선단 간의 통신 품질을 향상시키기 위하여 소형 무인항공기를 통신중계의 노드로 활용하기 위한 연구를 다룬다. 지상과 해상 공간에서의 무인항공기에 의한 공중 통신중계는 일반적인 통신 한계거리를 넘어서거나 혹은 제한된 위성통신만 가능한 경우에 선단 간의 통신을 효과적으로 보장할 수 있다. 이러한 공중 통신중계를 위한 전자장비는 이미 개발과 양산이 이루어지고 있지만 효과적인 통신중계를 위해 무인항공기를 운용할 지점이나 궤적을 설계하는 연구는 미비하다고 볼 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 논문은 선단 사이의 무선통신 성능을 향상시키기 위한 무인항공기의 배치를 최적화하기 위한 알고리즘을 제안한다.
인터넷이 발전함에 따라 네트워크 시스템의 토폴로지 설계에 관한 여러 가지 문제들에 관심이 증가하고 있다. 이러한 네트워크의 토폴로지 구조는 서비스 센터, 터미널(사용자), 그리고 연결 케이블로 이뤄져 있으며 네트워크 시스템들은 사용자들로부터의 요구사항이 많아지고 있기에 주로 광케이블로 구축하는 경우가 점차 늘어나고 있다. 하지만, 광케이블의 고비용을 고려하면 네트워크의 구조가 스패닝 트리로 구축되어 지는 것이 바람직하다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 연결비용, 평균 메시지 지연, 네트워크 신뢰도를 고려하여, 광케이블로 구성되는 광대역 통신 네트워크의 2기준 네트워크 토폴로지 설계 문제들을 풀기 위한 유전자 알고리즘을 제안한다. 또한, 후보 네트워크 토폴로지 구조를 염색체로 표현하기 위해 $Pr\ddot{u}fer$수(PN)와 클러스터 스트링으로 구성되는 새로운 인코딩 방법도 제안한다. 마지막으로 제안한 유전자 알고리즘이 계산 시간뿐만 아니라 파레토 최적성의 관점에서도 보다 효율적이며 효과적인 방법이라는 것을 수치예를 통해 살펴본다.
본 연구는 한국주식시장에서 관찰 가능한 주식간 동적 연결구조를 도출하고, 관찰된 연결구조가 어떤 방식으로 형성되는지에 대한 기존연구의 결과를 보다 심층적으로 검증하고자 하였다. 즉, 주식간 동적 연결구조가 Power Law분포를 따른다는 기존 연구결과에서, 왜 대부분의 주식은 다른 주식과 2개이하의 연결개수를 갖고, 왜 일부 주식이 다른 주식들과 많은 연결개수를 갖는지에 대한 원인을 규명하고자 하였다. 그리고, 검증결과의 신뢰성을 높이기 위하여 다양한 각도의 검증방법을 채택하여 분석하였다. 검증결과에 의하면, Mantegna의 검증방법에 의하여 도출된 주식간 동적 연결구조에서 관찰된 주식간 연결개수는 기본적으로 해당주식이 개별주식의 고유속성을 많이 갖는가 아니면 시장지수와의 공통속성이 높은가에 기인한다는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 다른 주식과 많은 연결개수를 갖는 주식일수록 시장지수와의 공통속성이 높은 경향이 있고, 다른 주식과 작은 연결개수를 갖는 주식일수록 개별주식의 고유속성이 높은 경향이 있다는 것을 관찰할 수 있었다. 그리고, 이러한 결론은 다양한 각도의 분석에서도 일관된 결과를 관찰하였다.
토지 획득 문제(land acquisition problems)란 일련의 목적에 맞게 서로 인접하고 있는 최적의 토지 필지들을 찾는 것이다. 이 문제는 도시 및 지역 계획과 각종 구획 문제 등에서 사회적 활용도가 높은 분야로서, 공간적 요소인 인접성(contiguity)와 밀집도(compactness)는 중요한 제약요소로 다루어지고 있다. 그렇지만, 공간적 밀집도(spatial compactness)는 완벽한 측정방법이 존재하지 않고, 획득된 필지들의 둘레를 제거나, 모양을 측정하는 등의 여러 가지 방법으로 측정되고 있다. 그리하여 이 논문에서는 공간적 밀집도를 측정하는 새로운 방법을 제시하고자 한다. 인접한 토지 필지간의 내부적인 구조적 특징을 바탕으로 proximity degree라고 불리는 공간적 밀집도를 측정하는 최적화 연구모델(optimization model)을 발전시켰다. 일련의 실험을 통해 proximity degree에 따라 다양한 공간적 밀집도를 가진 모습을 확인할 수 있다.
최근 많은 기업들이 협력을 통하여 투자비용과 위험은 분산시키고, 자원과 이익을 공유하여 경쟁력 강화를 시도하고 있다. 기업 간 공유경제는 기업 간 협력의 한 형태로 기업이 보유하고 있는 유휴자원을 공유하여 그 효용을 높이는 경제적 활동이다. 다양한 이해관계자가 참여하는 기업 간 공유경제에서는 이익의 명확한 배분 방안이 있어야 한다. 따라서 본 연구에서는 기업 간 공유경제를 위한 연합 구성시 발생하는 거래비용을 적용할 수 있는 MST(Minimal Spanning Tree) 방법, 각 참가자들이 주도하여 발생하는 거래비용의 평균, 참가자 간 발생하는 거래비용에 대하여 샤플리 밸류 적용의 3가지 방법을 제안하였다. 또한 협조적 게임이론에 근거한 이익 배분 방법인 이익 균등배분(Equal distribution of gain), 이익 비례배분(Proportional distribution of gain), 샤플리 밸류(Shapley Value)에 거래비용을 적용한 이익 배분 방안을 제시하였다.
RSTP는 링크 상태에 반응하는 제안-동의 절차를 통해 포트의 상태 천이 시간을 감소시킴으로써 노드 수 40개로 구성된 링 망에서 장애 복구 시간을 400 ms 이하로 단축시킬 수 있다. 본 본문에서는 기존 RSTP가 장애 위치 및 종류에 따라 이웃 브리지 간에 제안-동의 절차가 대체 포트를 갖는 브리지에서 번복되는 현상에 유의하여, 장애 발생 시 오직 한 번의 제안-동의절차가 수행되게 함으로써 장애 복구 시간을 최대 1/4로 감소시킬 수 있는 새로운 위치 기반의 장애 복구 절차를 제안하고 성능을 분석하였다. 제안된 절차는 링 형 망에서 각 브리지가 루트 브리지에 대한 상대적인 위치, 즉 홉 수를 사전에 인지하도록 하고, 이를 기반으로 루트 브리지의 장애 또는 링크 장애 발생 시 이를 감지한 이웃 브리지에 의해 개시된 제안-동의 절차가 양 방향의 링에서 전파될 때 장애 감지 브리지를 기준으로 항상 링의 중간 브리지에서 제안-동의 절차가 종료되도록 함으로써 신속한 망 복구 절차가 가능하다. 수식 분석 및 모의실험을 통하여 제안된 절차가 기존 400ms의 RSTP에 비하여 1/4인 100 ms 이내의 복구 시간으로 단축될 수 있음을 검증하였다.
스마트폰의 증가와 PC 성능 향상으로 유무선 통신망에 트래픽이 폭발적으로 증가하고 있다. 여기에는 페이스북, 유투브와 같은 멀티미디어 서비스와 파일 공유가 큰 부분을 차지하고 있다. CDN(Content Delivery Network)은 원거리에 있는 콘텐츠 사업자의 웹 서버에 저장된 콘텐츠를 이용자 근처 CDN 서버에 미리 저장, 콘텐츠 요구 발생 시 최적의 CDN 서버로부터 콘텐츠를 제공하는 콘텐츠 전송 기술이다. 본 논문에서는 콘텐츠 요청 메시지 전달에 Minimum Spanning Tree(MST) 알고리즘을 응용한 SCRP(Shortest Core Routing Path) 알고리즘을 사용해 CDN 서버와 클라이언트의 콘텐츠 전달에 이용되는 전체 트래픽 양을 최적화하였다. 또한 HC_LRU 캐시 알고리즘을 통해 캐시 적중률을 향상시킴으로써 콘텐츠 요청에 대한 평균 응답시간을 단축시켰다. 제안한 SCRP와 HC_LRU 알고리즘을 통해 트래픽을 지역화하고 병목현상을 방지하여 네트워크 자원을 효율적으로 사용하는 확장성 있는 콘텐츠 전송 네트워크 시스템을 구축할 수 있다.
Nodal displacements are referred to the Initial configuration in the total Lagrangian formulation and to the last converged configuration in the updated Lagrangian formulation. This research proposes a relative nodal displacement method to represent the position and orientation for a node in truss structures. Since the proposed method measures the relative nodal displacements relative to its adjacent nodal reference frame, they are still small for a truss structure undergoing large deformations for the small size elements. As a consequence, element formulations developed under the small deformation assumption are still valid fer structures undergoing large deformations, which significantly simplifies the equations of equilibrium. A structural system is represented by a graph to systematically develop the governing equations of equilibrium for general systems. A node and an element are represented by a node and an edge in graph representation, respectively. Closed loops are opened to form a spanning tree by cutting edges. Two computational sequences are defined in the graph representation. One is the forward path sequence that is used to recover the Cartesian nodal displacements from relative nodal displacements and traverses a graph from the base node towards the terminal nodes. The other is the backward path sequence that is used to recover the nodal forces in the relative coordinate system from the known nodal forces in the absolute coordinate system and traverses from the terminal nodes towards the base node. One closed loop structure undergoing large deformations is analyzed to demonstrate the efficiency and validity of the proposed method.
긴급 구호가 필요한 재난지역 등에서 디바이스를 유, 무선, 모바일 네트워크로 연결하여 특정 정보를 공유하거나 필요한 동작의 제어를 위해, 들로네 삼각망을 이용하여 연결거리 내에 있는 노드들을 신속히 연결하는 효율적인 긴급 연락망 생성 방법을 제안한다. 제안된 방법은 기존의 naive 방법에 비해 긴급 연결망의 전체 길이는 동일하지만 인접 노드간의 최대 연결 가능 길이가 길수록 연락망 구성시간 측면에서 매우 우수한 성능을 보였다. 입력노드의 수가 10000, 최대 연결 가능 길이가 5인 실험에서 본 논문에서 제안하는 방법은 naive 방법에 비해 긴급 연락망의 전체 연결 길이 증가 없이 실행시간이 89.1% 개선되었다. 이는 통신 능력이 지속적으로 개선되고 있는 환경에서 인접 디바이스간의 신속한 통신망 구축, 사물인터넷, 센서 네트워크 라우팅 등에 잘 적용될 수 있다.
항공 데이터 네트워크 (ADN; aircraft data network)는 항공기 항전장비들 간 신호데이터 송수신을 위한 네트워크로써 항공기 운용 환경을 고려해 MIL-STD-1553B와 같이 고신뢰성 프로토콜이 사용되어왔다. 최근에는 고속통신의 필요성이 증가함에 따라 상용 이더넷이 ADN으로 활용되고 있으며, 적용 범위가 증가하고 있는 추세이다. 이더넷은 MIL-STD-1553B 프로토콜에 비해 고속 데이터 전송이 가능하다는 장점이 있지만, 지연시간이 길다는 낮은 단점이 있다. 본 논문에서는 ADN으로 활용되는 이더넷의 성능 향상을 위한 동적 라우팅 기법과 우선순위 기반 데이터 전송기법을 제시한다. 제시기법은 이더넷 스위치에 적용되어 네트워크 트래픽의 효율적 관리 및 고우선순위 데이터 전송시간 단축시킬 수 있다. 본 논문에서는 이더넷 스위치 기반 항공전자 네트워크 환경에서 시뮬레이션을 통해 제시기법이 기존 이더넷에서 사용되는 스패닝 트리 프로토콜에 비해 데이터 전송시간을 단축시킬 수 있음을 입증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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