• 제목/요약/키워드: lifetime maximization

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무선 멀티 홉 통신에서 협력적인 무선 에너지 공유를 통한 생존시간 최대화 (Lifetime Maximization with Cooperative Wireless Energy Sharing in Wireless Multi-Hop Communications)

  • Choi, Hyun-Ho
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제24권11호
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    • pp.1550-1553
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    • 2020
  • In this paper, we maximize the lifetime of a multi-hop path through a cooperative wireless energy sharing scheme between constituent nodes in a wireless multi-hop communication. Considering a bidirectional multi-hop communication environment, we present an optimization problem to maximize path lifetime by adjusting the amount of energy each node needs to share with its neighboring nodes. On the basis of solidarity property, i.e., the lifetime of the multi-hop path is maximized when the lifetimes of all nodes are the same, we convert the considered optimization problem into a linear programming problem and solve it easily. Simulation result shows that the proposed two-way wireless energy sharing method maximizes the path lifetime of multi-hop communications and approximately doubles the path lifetime compared with the one-way energy sharing method.

멀티홉 센서 네트워크에서 에너지 상황을 고려한 시스템 수명 최대화 알고리즘 (Energy-Aware System Lifetime Maximization Algorithm in Multi-Hop Sensor Network)

  • 김태림;김범수;박화규
    • 대한임베디드공학회논문지
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    • 제8권6호
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    • pp.339-345
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    • 2013
  • This paper addresses the system lifetime maximization algorithm in multi-hop sensor network system. A multi-hop sensor network consists of many battery-driven sensor nodes that collaborate with each other to gather, process, and communicate information using wireless communications. As sensor-driven applications become increasingly integrated into our lives, we propose a energy-aware scheme where each sensor node transmits informative data with adaptive data rate to minimize system energy consumption. We show the optimal data rate to maximize the system lifetime in terms of remaining system energy. Furthermore, the proposed algorithm experimentally shows longer system lifetime in comparison with greedy algorithm.

Maximizing Network Utility and Network Lifetime in Energy-Constrained Ad Hoc Wireless Networks

  • Casaquite, Reizel;Hwang, Won-Joo
    • 한국통신학회논문지
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    • 제32권10A호
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    • pp.1023-1033
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    • 2007
  • This study considers a joint congestion control, routing and power control for energy-constrained wireless networks. A mathematical model is introduced which includes maximization of network utility, maximization of network lifetime, and trade-off between network utility and network lifetime. The framework would maximize the overall throughput of the network where the overall throughput depends on the data flow rates which in turn is dependent on the link capacities. The link capacity on the other hand is a function of transmit power levels and link Signal-to-Interference-plus-Noise-Ratio (SINR) which makes the power allocation problem inherently difficult to solve. Using dual decomposition techniques, subgradient method, and logarithmic transformations, a joint algorithm for rate and power allocation problems was formulated. Numerical examples for each optimization problem were also provided.

이동 애드혹 네트워크에서 생존시간 최대화를 위한 전력절감과 라우팅 결합 알고리즘 (Joint Power-Saving and Routing Algorithm for Lifetime Maximization in Mobile Ad Hoc Networks)

  • 최현호
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제17권12호
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    • pp.2826-2834
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    • 2013
  • 이동 애드혹 네트워크에서 단말의 전력절감과 관련된 기술은 송신전력제어(transmit power control; TPC), 전력절감모드(power-saving mode; PSM), 라우팅(routing)으로 나뉠 수 있다. TPC와 PSM은 주로 하위 물리 및 데이터링크 계층에서 담당하는 반면 라우팅은 상위 네트워크 계층에서 담당하므로 이들 알고리즘들이 하나의 목적을 위해 보다 나은 성능을 제공하기 위해서는 통합된 관점에서의 알고리즘 설계가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 애드혹 네트워크에서 주어진 종단간 전송률을 만족시키면서 전송 경로의 생존시간을 최대화하는 것을 목적으로 전력절감과 라우팅의 결합 알고리즘을 제안한다. 제안 방안은 먼저 단말의 송신전력을 줄이기 위하여 TPC 또는 PSM을 적용하여 개별 단말의 생존시간을 증가시키고, 이후 결정된 노드 생존시간을 고려하여 라우팅을 수행함으로써 멀티홉 전체 경로의 생존시간을 극대화한다. 시뮬레이션 결과 제안방식은 네트워크의 단말 수 및 간섭량의 변화에 따라 요구 전송률을 만족시키면서 생존시간을 극대화시킨다.

GLFP 모형하에서의 가속수명시험 데이터 분석 (Analyses of Accelerated Life Tests Data from General Limited Failure Population)

  • 김종만
    • 품질경영학회지
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    • 제36권1호
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    • pp.31-39
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    • 2008
  • This paper proposes a method of estimating the lifetime distribution at use condition for constant stress accelerated life tests when an infant-mortality failure mode as well as wear-out one exists. General limited failure population model is introduced to describe these failure modes. It is assumed that the log lifetime of each failure mode follows a location-scale distribution and a linear relation exists between the location parameter and the stress. An estimation procedure using the expectation and maximization algorithm is proposed. Specific formulas for Weibull distribution are obtained. An illustrative example and the simulation results are given.

고장 보고율을 이용한 현장 수명자료 분포의 모수추정 (Estimating Parameters of Field Lifetime Data Distribution Using the Failure Reporting Probability)

  • 김영복;이창훈
    • 대한산업공학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.52-60
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    • 2007
  • Estimating parameters of the lifetime distribution is investigated when field failure data are not completelyreported. To take into account the reality and the accuracy of the estimates in such a case, the failure reportingprobability is incorporated in estimating parameters, Firstly, method of maximum likelihood estimate (MLE) isused to estimate parameters of the lifetime distribution when failure reporting probability is known, Secondly,Expectation and Maximization (EM) algorithm is used to estimate the failure reporting probability and parame-ters of the lifetime distribution simultaneously when failure reporting probability is unknown. For both cases,procedures of estimation are illustrated for single Weibull distribution and mixed Weibull distribution. Simula-tion results show that MLE obtained by the proposed method is more accurate than the conventional MLE.

Lifetime Maximization of Wireless Video Sensor Network Node by Dynamically Resizing Communication Buffer

  • Choi, Kang-Woo;Yi, Kang;Kyung, Chong Min
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제11권10호
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    • pp.5149-5167
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    • 2017
  • Reducing energy consumption in a wireless video sensor network (WVSN) is a crucial problem because of the high video data volume and severe energy constraints of battery-powered WVSN nodes. In this paper, we present an adaptive dynamic resizing approach for a SRAM communication buffer in a WVSN node in order to reduce the energy consumption and thereby, to maximize the lifetime of the WVSN nodes. To reduce the power consumption of the communication part, which is typically the most energy-consuming component in the WVSN nodes, the radio needs to remain turned off during the data buffer-filling period as well as idle period. As the radio ON/OFF transition incurs extra energy consumption, we need to reduce the ON/OFF transition frequency, which requires a large-sized buffer. However, a large-sized SRAM buffer results in more energy consumption because SRAM power consumption is proportional to the memory size. We can dynamically adjust any active buffer memory size by utilizing a power-gating technique to reflect the optimal control on the buffer size. This paper aims at finding the optimal buffer size, based on the trade-off between the respective energy consumption ratios of the communication buffer and the radio part, respectively. We derive a formula showing the relationship between control variables, including active buffer size and total energy consumption, to mathematically determine the optimal buffer size for any given conditions to minimize total energy consumption. Simulation results show that the overall energy reduction, using our approach, is up to 40.48% (26.96% on average) compared to the conventional wireless communication scheme. In addition, the lifetime of the WVSN node has been extended by 22.17% on average, compared to the existing approaches.

고장 보고율을 이용한 현장 수명자료 분포의 모수추정

  • 박태웅;김영복;이창훈
    • 한국경영과학회:학술대회논문집
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    • 한국경영과학회/대한산업공학회 2005년도 춘계공동학술대회 발표논문
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    • pp.678-685
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    • 2005
  • Estimating parameters of the lifetime distribution is investigated when field failure data are not completely reported. To take into account the reality and the accuracy of the estimates in such a case, the failure reporting probability is incorporated in estimating parameters. Firstly, method of maximum likelihood estimate(MLE) is used to estimate parameters of the lifetime distribution when failure reporting probability is known. Secondly, Expectation and Maximization(EM) algorithm is used to estimate the failure reporting probability and parameters of the lifetime distribution simultaneously when failure reporting probability is unknown. For both case, procedures of estimation are illustrated for single Weibull distribution and mixed Weibull distribution. Simulation results show that MLE obtained by the proposed method is more accurate than the conventional MLE.

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이동 애드혹 네트워크에서 생존시간 최대화를 위한 에너지 인지 소스 라우팅 프로토콜 (Energy-aware Source Routing Protocol for Lifetime Maximization in Mobile Ad Hoc Networks)

  • 최현호
    • 한국ITS학회 논문지
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    • 제11권3호
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    • pp.31-39
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    • 2012
  • 이 논문에서는 이동 애드혹 네트워크 환경에서 네트워크 생존시간을 최대화하기 위한 에너지 인지 기반 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안 라우팅 프로토콜은 소스 라우팅 방식을 기반으로 하며, 이동 노드의 송수신 전력 소모량과 배터리 잔량을 소스 노드와 목적지 노드 종단간 고려하여 생존시간이 가장 긴 경로를 선택한다. 이를 위한 새로운 라우팅 비용을 제안하며, 경로 탐색시 발생하는 제어 패킷 오버헤드를 최소화하는 라우팅 프로토콜을 설계한다. 시뮬레이션 결과 제안방식은 전송 홉 수, 전송률, 에너지 소비량 측면에서 기존 방식과 비슷한 수준의 성능을 보이면서, 생존시간 측면에서는 기존 방식 대비 약 20%의 성능향상을 보여준다.

에드 혹 네트워크에서 에너지 효율성과 네트워크 수명 연장을 위한 지역적 경로 선택 알고리즘 (Localized Path Selection Algorithm for Energy Efficiency and Prolonging Lifetime in Ad-Hoc Networks)

  • 이주영
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제15권6호
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    • pp.65-72
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    • 2010
  • 에드 혹 네트워크의 각 무선 단말기는 배터리 기반의 제한된 에너지로 동작하기 때문에 효율적인 에너지 사용에 관한 문제는 아주 중요하다. 시스템 수명을 연장하기 위해서는 단말 노드의 에너지 소비를 균형있게 유도하여 어느 특정 단말기의 에너지가 먼저 고갈되어 통신 단절을 초래하는 상황을 지연시켜야 한다. 또한 단말기 노드의 빈번한 이동 등으로 인해 신뢰성이 낮은 링크는 경로 설정시 고려해야 할 요소이다. 본 논문에서 제안하는 CMLR 방법은 잔여 에너지와 링크 에러율, 전송 소비 에너지를 고려한 새로운 비용 관계식을 이용하여 에너지 사용의 효율성을 증가시킨다. 이 방법은 전송 에너지 소모의 최소화와 노드 수명의 최대화 사이의 값을 절충하여 에너지 효율성을 높이고 균형있는 에너지 소비를 유도하여 네트워크 수명을 연장시키도록 하는 방법이다. 또한, 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해 제안하는 CMLR의 성능을 검증하였으며, 네트워크 수명과 경로의 효율성 측면에서 볼 때 기존의 알고리즘보다 우수한 결과를 보여주었다.