• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권7호
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• pp.2257-2285
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• 2022

Cyber-physical systems (CPS) have been growing exponentially due to improved cloud-datacenter infrastructure-as-a-service (CDIaaS). Incremental expandability (scalability), Quality of Service (QoS) performance, and reliability are currently the automation focus on healthy Tier 4 CDIaaS. However, stable QoS is yet to be fully addressed in Cyber-physical data centers (CP-DCS). Also, balanced agility and flexibility for the application workloads need urgent attention. There is a need for a resilient and fault-tolerance scheme in terms of CPS routing service including Pod cluster reliability analytics that meets QoS requirements. Motivated by these concerns, our contributions are fourfold. First, a Distributed Non-Recursive Cloud Model (DNRCM) is proposed to support cyber-physical workloads for remote lab activities. Second, an efficient QoS stability model with Routh-Hurwitz criteria is established. Third, an evaluation of the CDIaaS DCN topology is validated for handling large-scale, traffic workloads. Network Function Virtualization (NFV) with Floodlight SDN controllers was adopted for the implementation of DNRCM with embedded rule-base in Open vSwitch engines. Fourth, QoS evaluation is carried out experimentally. Considering the non-recursive queuing delays with SDN isolation (logical), a lower queuing delay (19.65%) is observed. Without logical isolation, the average queuing delay is 80.34%. Without logical resource isolation, the fault tolerance yields 33.55%, while with logical isolation, it yields 66.44%. In terms of throughput, DNRCM, recursive BCube, and DCell offered 38.30%, 36.37%, and 25.53% respectively. Similarly, the DNRCM had an improved incremental scalability profile of 40.00%, while BCube and Recursive DCell had 33.33%, and 26.67% respectively. In terms of service availability, the DNRCM offered 52.10% compared with recursive BCube and DCell which yielded 34.72% and 13.18% respectively. The average delays obtained for DNRCM, recursive BCube, and DCell are 32.81%, 33.44%, and 33.75% respectively. Finally, workload utilization for DNRCM, recursive BCube, and DCell yielded 50.28%, 27.93%, and 21.79% respectively.

• 국제학술발표논문집
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• The 3th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.242-249
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• 2009

High-rise construction sites, especially those situated in spatially constrained urban areas, have difficulties in timely delivery of materials. Modern techniques such as Just-in-time delivery, and use of information technology such as Project Management Information System (PMIS), are targeted to improve the efficiency of the logistics. Such IT-driven management techniques can be further benefited from state-of-the-art devices such as Radio Frequency Identification (RFID) tags and Ubiquitous Sensor Networks (USN), which has resulted in notable achievements in automated logistics management at the construction sites. Based on those achievements, this research develops USN hardware toolkits for construction lifts, which aims to be automated the vertical material delivery by sensing the material information and routing it automatically to the right place. The gathered information from the sensors can also be used for monitoring the overall status. The developed system will be tested in the actual high-rise construction sites to assess the system's feasibility. The proposed system is being implemented using Zigbee communication modules and RFID sensor networks which will communicate with the intelligent palette system (previously developed by the authors). To support the system, a lift-mountable intelligent toolkit is under development. Its feasibility test will be conducted by applying the implemented system to a test bed and then analyzing efficiency of the system and the toolkit. The collected test data will be provided as a basis of autonomous vertical transport equipment development. From this research, efficient management of the material lift is expected with increased accuracy, as well as better management of overall construction schedule benefited from the system. Further research will be expected to develop a smart construction lift, which will eliminate the need for human supervision, thus enabling a real 'autonomous' operation of the system.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.64-72
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• 2009

기존의 센서네트워크의 연구는 센서에서 센싱된 데이터가 무선 센서네트워크를 통해서 효율적으로 정지싱크노드로 전달되는 연구가 주를 이루었다. 최근 이동성을 갖는 싱크노드의 연구가 활발히 진행되고 있지만 정지 싱크노드와 이동 싱크노드가 혼재하는 환경에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 논문에서는 기 구축된 클러스터 기반 다중홉 센서네트워크 환경에서 이동싱크들이 정지 싱크를 이용하여 데이터 수집이 가능한 기법을 제안한다. 이를 위해서 이동싱크들이 기존에 구축되어진 센서네트워크의 정지 싱크를 중심으로 클러스터링 되고 해당 정지 싱크를 이용하여 상황정보 수집이 가능하도록 하였다. 기존에 모바일 싱크를 위해 제안되었던 TTDD 라우팅 프로토콜과 비교하여 수학적 분석을 통해, 이동싱크의 수가 많아지거나 이동싱크의 이동횟수가 많아 질수록 더 우수한 성능을 보임을 확인하였다

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권7호
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• pp.1873-1893
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• 2023

The development of lightweight, low energy and small-sized sensors incorporated with the wireless networks has brought about a phenomenal growth of Wireless Sensor Networks (WSNs) in its different fields of applications. Moreover, the routing of data is crucial in a wide number of critical applications that includes ecosystem monitoring, military and disaster management. However, the time-delay, energy imbalance and minimized network lifetime are considered as the key problems faced during the process of data transmission. Furthermore, only when the functionality of cluster head selection is available in WSNs, it is possible to improve energy and network lifetime. Besides that, the task of cluster head selection is regarded as an NP-hard optimization problem that can be effectively modelled using hybrid metaheuristic approaches. Due to this reason, an Improved Coyote Optimization Algorithm-based Clustering Technique (ICOACT) is proposed for extending the lifetime for making efficient choices for cluster heads while maintaining a consistent balance between exploitation and exploration. The issue of premature convergence and its tendency of being trapped into the local optima in the Improved Coyote Optimization Algorithm (ICOA) through the selection of center solution is used for replacing the best solution in the search space during the clustering functionality. The simulation results of the proposed ICOACT confirmed its efficiency by increasing the number of alive nodes, the total number of clusters formed with the least amount of end-to-end delay and mean packet loss rate.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2008년도 춘계학술발표대회
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• pp.826-829
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• 2008

모바일 환경에서는 모바일 기기의 제한된 에너지를 효율적으로 사용하는 것이 요구된다. 특히 모바일 Peer-to-Peer(P2P) 시스템에서 모바일 기기가 피어로서 저장된 에너지를 모두 소모하면 더 이상파일 탐색 등과 같은 작업에 참여할 수 없게 된다. 또한 에너지가 없는 피어가 증가하게 되면 파일탐색 실패율이 증가하게 되고, 결국 파일탐색이 불가능하게 된다. 슈퍼피어(super peer)를 기반으로 한 계층적 P2P 시스템은 기존 단일 계층 P2P 시스템보다 더 적은 양의 메시지로 파일탐색을 가능하게 해준다. 하지만 하나의 슈퍼피어가 관리하는 서브피어(sub-peer)가 많을 경우, 서브피어의 관리 비용과 파일 탐색 요청의 증가로 슈퍼피어의 에너지 소모 비율이 크게 증가하게 되며, 이로 인해 네트워크 참여 시간이 줄어들게 된다. 이는 전체 네트워크 유지시간 감소에 영향을 미친다. 본 논문은 무선 통신 기반의 모바일 환경에서 슈퍼피어를 기반으로 한 계층적 P2P 시스템을 기반으로, 슈퍼피어가 관리하는 서브피어들의 수를 제한하고, 만약 일정한 수를 초과하였을 경우, 초과한 슈퍼피어의 서브피어들 중에서 새로운 슈퍼피어를 선정하고, 기존 슈퍼피어로부터 일부 서브피어들을 분배하여 관리하게 하는 시스템을 제안하였다. 실험을 통해 성능을 평가 하였으며, 실험 결과 파일 탐색 요청을 위한 네트워크 유지시간이 더 오래 지속됨을 확인하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제29권9호
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• pp.169-177
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• 2024

IWSN(Industrial Wireless Sensor Network)는 센서, 로봇, 기계 등의 산업 장비들을 무선으로 연결하여 공정 모니터링 및 제어를 통한 산업 자동화 실현을 가능하게 하는 산업 IoT의 핵심 기술로써 실시간, 신뢰성, 에너지 효율 등 현대 산업환경의 엄격한 요구사항을 지원해야 한다. 이를 위해 IWSN에서는 다중 라우팅 경로 설정, 고정적 중복자원 할당 및 비경쟁 기반 스케줄링 등 신뢰적 통신 방식이 사용된다. 그러나 활용되지 않는 무선 자원의 낭비는 한정된 무선 자원의 효율뿐만 아니라 에너지 효율을 저하한다. 본 논문에서는 통신 스케줄링 시 강화학습을 활용하여 사용되지 않는 할당된 무선 자원을 파악하고, 이를 반영한 자원 재할당을 통해 전체 산업 네트워크의 에너지 소모를 절약하는 방안을 제안한다. 실험을 통한 성능평가 결과, 제안 방안은 높은 전송 신뢰성을 유지하면서도 기존 방법에 비해 약 30% 향상된 스케줄링 자원 효율을 보였다. 또한, 불필요한 통신을 줄임으로써 에너지 효율 및 전송지연이 각각 21%, 38% 이상 개선됨을 확인하였다.

• 대한교통학회지
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• 제29권5호
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• pp.121-138
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• 2011

최근 보다 경제적이고 쉽게 적용이 가능한 차량간 무선통신과 같은 첨단 기술들은 고비용의 교통시설과 미래의 교통수요에 대한 공간적 시스템 확장이 제한적인 고속도로에서 주로 시행되고 있는 중앙제어식 인프라기반 교통정보시스템의 가능한 대안으로 간주되고 있다. 본 논문은 차량간 무선통신을 이용한 분산식 첨단교통정보시스템을 개발하고 제안된 시스템의 효과 (운전자의 통행시간단축)를 향상시키는 세가지 보조기능(독립자동유고감지알고리즘, 실험차량 샘플 모델, 운전자행태 모델)을 소개하고자 한다. 그리고 전형적인 $6{\times}6$ 도시형 도로망에서 미시적 시뮤레이션모델(VISSIM)을 이용해서 세가지 중요한 패러미터(교통류, 무선통신 라디오 레인지, 통신차량의 보급율)에 따른 그 효과를 교통사고 시나리오에서 평가하고자 한다. 본 논문의 연구결과로는 세가지 시스템 패러미터가 증가함에 따라 보다 많은 무선통신 차량이 교통데이터 전송에 관련되었고 데이터전송 속도도 더 빨라짐을 보였다. 또한 통신차량들은 동적으로 현재의 교통상황 파악과 교통사고로 야기된 정체지역을 우회하는 최적의 경로를 탐색함으로써 운전자의 통행시간을 단축시키는 결과를 보였다. 교통사고로 인한 혼잡교통류 상황에 순간적으로 반응(통행시간 데이터베이스 갱신과 최적 경로 탐색)하는 차량들을 중심으로, 상대적으로 교통량이 적은 상황에서는 보다 시스템 효율적인 시간대에 운전자들이 경로를 변경하는 행태를 보인 반면에 교통량이 많은 상황에서는 많은 운전자들이 덜 효율적인 시간대, 예를 들면 교통사고가 해소된 후에도 경로를 변경하는 경우가 목격되었다. 따라서 차량당 평균통행시간단축은 교통수요와 밀접한 관계를 보였다. 그리고 실제 교통사고 시간 동안 교통사고의 직접적인 영향에 의해서 경로를 변경하는 통신차량들을 제외하면 도로망에 진입하는 차로에 있는 통신차량이 도로망내에 있는 다른 통신차량보다 통행시간이 짧은 것으로 나타났다. 또한 교통사고지점의 위치와 방향은 경로변경차량의 공간적인 분포를 결정하는 것으로 나타났다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제34권5호
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• pp.348-359
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• 2007

기존의 모바일 VPN 서비스는 이동 근무자가 홈 네트워크인 사내 네트워크에 접속하는 통신 형태를 가정하였기 때문에 이를 두 VPN 사용자 모두 외부 네트워크로 이동한 경우의 통신 지원에 이용 할 경우, 경로 우회에 따른 모바일 VPN 서비스의 성능 저하가 우려된다. 본 논문에서는 이를 개선하기 위하여 Diameter MIP를 통해 할당 받은 x-HA를 사용하는 모바일 VPN을 토대로 외부 네트워크로 이동한 VPN 사용자 간에 경로 최적화를 지원하는 모바일 VPN 서비스 방안을 제안한다. 제안한 방안에서 i-HA는 MN의 CoA로써 MN의 x-HoA와 VPN-TIA를 동시에 유지하여 외부 네트워크에 위치한 VPN 사용자들에게 효율적인 최적화된 경로를 제공하는 한편, 홈 네트워크 내 CN과도 안전한 통신이 이루어지도록 한다. 또한, VPN 서버로 하여금 모바일 VPN 사용자가 등록한 x-HA간에 IPSec 터널을 동적으로 설립하도록 하고, 이를 이용하여 최적화된 경로상의 종단 간 보안을 보장하며 모바일 VPN 사용자인 MN이 가지는 무선구간에서의 오버헤드 및 IPSec 터널 설립에 대한 오버헤드를 줄인다. 시뮬레이션 결과를 통하여 제안한 방안이 기존 방안에 비해 종단간 데이타 전송 지연시간을 단축시키고, 핸드오프 직후 평균 데이타 처리율을 향상시킴을 볼 수 있었다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제10C권3호
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• pp.377-386
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• 2003

본 논문에서는 이동 애드혹 네트워크의 코어-기반 멀티캐스트 트리 라우팅 알고리즘에 가중치 클러스터링을 이용하여 효율적으로 코어-기반 멀티캐스트 트리를 유지하는 기법을 제안한다. 코어-기반 멀티캐스트 트리 라우팅에서 가장 큰 문제점은 코어 노드의 위치를 결정하는 문제이다. 코어 노드의 위치에 따라서 데이터의 전송 거리가 달라진다. 코어노드의 이동으로 인하여 멀티캐스트 트리의 재구성으로 인한 오버헤드가 전체 네트워크에 미치는 영향이 크므로 가중치 클러스터링을 이용한다. 클러스터의 헤드와 게이트웨이 노드, 클러스터 헤드의 연결 경로를 멀티캐스트 트리로 구성하여 데이터 전달과 제어 메시지의 전달 경로로 사용한다. 코어 노드의 선택은 코어 영역내의 클러스터 헤드 노드들 중에서 가중치가 가장 작은 값을 갖는 노드를 코어 노드로 선정한다. 성능평가에서 코어영역을 단계별로 증가시켰을 때 코어영역이 전송지연에 미치는 영향을 기존의 코어 기반 트리방식과 비교한 결과 전송지연과 오버헤드가 감소하였다. 이와 같이 가중치 클러스터링에 의하여 멀티캐스트 트리를 구성하고 유지함으로써 제안한 방식이 코어 노드의 위치와 이동성에 따라서 전송거리와 제어 오버헤드가 고정 CBT 방식보다 향상됨을 알 수 있었으며, 코어 노드를 선택할 때 이동성이 적고, 네트워크의 중심에 가까울수록 멀티캐스트 트리가 안정되며 전송거리도 짧아짐을 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.1082-1092
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• 2008

무선 센서 네트워크에서 LEACH와 같은 클러스터링 프로토콜은 전체 네트워크의 수명을 연장시키는 효율적인 방법이지만 클러스터 헤드 노드에 높은 부하를 주게 되어 급격한 에너지 소모를 유발하는 문제가 있다. 따라서 클러스터의 구성과 클러스터 헤드 노드의 역할을 주기적으로 교체하여 네트워크의 수명을 연장시켰다. 그러나 이 방법은 클러스터를 구성하는 과정에서 상당한 량의 에너지 소모를 보인다. 따라서 본 논문은 소모되는 에너지의 효율성 증대를 위해 클러스터링 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘에서 서로 인접한 노드들은 intra cluster를 이루며 이 클러스터를 구성하는 노드들은 라운드 로빈 형태로 데이터를 수집하고 전송한다. 전체 네트워크의 관점에서 볼 때 이 intra cluster는 한개의 노드로 취급된다. 한 라운드의 setup단계에서 intra cluster들은 클러스터 헤드(intra cluster)에 의해 다시 클러스터를 형성(network cluster)하게 된다. 클러스터 헤드가 된 intra cluster의 모든 멤버노드는 라운드 로빈 방식으로 클러스터 헤드 역할을 수행한다. 따라서 intra cluster의 크기에 의해 라운드의 주기를 연장할 수 있다. 또한 steady-state에서 각 intra cluster의 노드는 라운드 로빈 방식으로 데이터를 수집하며 network cluster의 클러스터 헤드에 전송한다. 성능분석 결과 제안하는 방법은 제안된 클러스터링 방법에 비해 노드들의 에너지 소모가 줄어들었으며 전송 효율이 증가하였다.