KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권5호
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pp.2310-2345
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2017
With the emergence of the Internet of Things (IoT) the world is projecting towards a scenario where every object in the world (including humans) acts as a sender and receiver of data and if we were to see that concept mature we would soon be talking of billions more users of the cloud networks. The cloud technology is a very apt alternative to permanent storage when it comes to bulk storage and reporting. It has however shown weaknesses concerning real-time data accessibility and processing. The bandwidth availability of the cloud networks is limited and combined with the highly centralized storage structure and geographical vastness of the network in terms of distance from the end user the cloud just does not seem like a friendly environment for real-time IOT data. This paper aims at highlighting the importance of Flavio Bonomi's idea of Fog Computing which has been glamorized and marketed by Cisco but has not yet been given a proper service architecture that would explain how it would be used in terms of various service models i-e IaaS, PaaS and SaaS, of the Cloud. The main contribution of the paper would be models for IaaS, PaaS and SaaS for Fog environments. The paper would conclude by highlighting the importance of the presented models and giving a consolidated overview of how they would work. It would also calculate the respective latencies for fog and cloud to prove that our models would work. We have used CloudSim and iFogSim to show the effectiveness of the paradigm shift from traditional cloud architecture to our Fog architecture.
전력 및 대역폭 제한적인 디지털 통신 시스템을 위한 새로운 변복조 기술인 8SQAM(8-state Superposed Quadrature Amplitude Modulation)은 인접하는 두 심볼간에 진폭과 위상이 상관관계를 유지함으로써 부드럽고 연속적인 위상천이와 함께 적은 포락선 변동을 갖는 출력신호를 생성한다. 또한 8SQAM신호는 심볼간 간섭이 없으며 compact한 스펙트럼 특성을 갖는다. 따라서 8SQAM은 기존의 8PSK와 비교하여 비선형 왜곡에 의한 혼변조(IM)와 인접 심볼 간섭(ISI) 그리고 다중채널(SCPC-FDMA) 환경에서의 인접 채널 간섭(ACI) 영향을 적게 받는다. 본 논문에서는 비선형 증폭 다중채널 간섭 환경에서 8SQAM 시스템의 수신 성능을 전산모의 실험을 통해서 분석하였다. 전산모의 실험 결과 8SQAM은 고출력증폭기(HPA)의 Input back-off(IBO)가 1dB이고 채널 간격이 데이터 비트 율의 41.7%(즉, 스펙트럼 효율 =2.40b/s/Hz)일 때, BER=1$\times$$10^{-4}$ 을 유지하기 위해 요구되는 CNR이 $\alpha$= 0.3의 roll-off 값을 갖는 8PSK 보다 2.7dB 우수한 성능을 보였다.
전력 및 대역폭 제한적인 디지털 통신 시스템을 위한 새로운 변복조 기술인 8SQAM(8-state Superposed Quadrature Amplitude Modulation) 시스템을 제안한다. 8SQAM은 심볼간 간섭(ISI)이 없으며 인접하는 두 심볼간의 진폭과 위상 사이에 상관관계를 유지함으로써 부드럽고 연속적인 위상천이와 함께 적은 포락선 변동을 갖는 출력신호를 생성한다. 따라서 8SQAM 시스템은 기존의 8PSK와 비교하여 비선형 왜곡에 의한 ISI와 혼변조(IM)에 의한 영향을 적게 받는다. 본 논문에서는 백색 가우시안 잡음 (AWGN)과 ISI 그리고 IM 성분을 갖는 비선형 증폭 채널 환경에서 8SQAM 시스템의 성능을 전산모의 실험을 통해서 분석하였다. 전산모의 실험결과 8SQAM은 고출력증폭기(HPA)의 input back-off(IBO)가 3dB일 때, BER=1$\times$$10^{-4}$ 을 유지하기 위해서 요구되는 CNR 값이 $\alpha$ = 0.25의 roll-off 값을 갖는 8PSK 보다 2.5dB 우수한 성능을 갖는다.
OFDM 기반의 차세대 이동통신 시스템에서는 제한된 주파수 대역폭에서 높은 전송률을 달성하기 위해 MIMO 기술을 채택 하였으며, MIMO 기법 중 하나인 공간 다중화 방식에서는 적은 연산량으로 좋은 성능을 갖는 신호의 검출 기법이 요구된다. 본 논문에서는 MIMO-OFDM 시스템에서 공간 다중화 신호를 검출하기 위해 연산량을 줄인 QRM-MLD 알고리즘을 제안하고 이를 이용한 하이브리드 기법을 제안한다. 제안된 하이브리드 기법은 MMSE와 QRM-MLD를 채널 상태에 따라 선택적으로 적용하는 기법으로서 무선통신 환경에 따라서 연산량과 검출 성능을 상충적으로 선택할 수 있는 이점이 있다. 3GPP LTE 시스템의 하향링크 환경에서 모의실험을 한 결과, 제안된 방식은 QRM-MLD에 비하여 0.1 dB 이하의 무시할 정도의 성능 열화를 가져오는 대신에 약 59%의 연산량 절감 효과가 있다.
본 논문에서는 소형의 동축 공진기를 이용하여 타원 함수 여파기를 설계, 제작하였다. 타원 함수 여파기는 Butterworth나 Chebyshev 여파기보다 주파수 선택도가 뛰어나므로 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용할 수 있다. 소형 경량의 세라믹 공진기를 이용하여 여파기의 크기, 무게, 비용을 줄이고 여파기의 제작성과 결 합량 제어가 용이하도록 하였다 유전체 동축 공진기의 등가 회로 모텔링과 결합 계수값을 설측하여 타원 함 수 여파기를 설계. 제작하였으며 소형 유전체 동축 공진기를 이용하여 제작된, 중심주파수가 959 MHz이고 통 과 대역폭 28 MHz인 8단 타원 함수 여파기의 경우, 반사손실 17 dB 이상. 삽입손실 5 dB, $f_c\pm5$MHz에서 20 dB이상의 감쇄특성을 얻었다.
밀리미터 대역은 매우 넓은 대역폭을 활용할 수 있어 5G 시스템의 데이터 전송률을 높일 핵심 요소로 기대되고 있다. 해당 대역은 경로 감쇄가 심한 특성을 갖지만, 짧은 파장 덕분에 크지 않은 공간에 매우 많은 안테나를 배치할 수 있어 경로 감쇄를 상쇄할 수 있다. 이처럼 많은 안테나를 활용하는 채널을 기존의 기법으로 추정하기 위해서는 큰 오버헤드가 발생해, 짧은 시간에 트레이닝을 수행하는 채널 추정 기법이 요구된다. 밀리미터파 채널은 매우 적은 수의 유효 경로가 존재하는 특징을 갖기에 적은 수의 관찰 값으로부터 희소 신호를 검출하는 압축센싱 기법의 활용이 효과적일 것으로 기대된다. 본 논문에서는 밀리미터파 채널 추정을 위한 압축 센싱 기법을 소개한다. 첫째로, 지연 확산이 존재하는 다중 경로 채널 추정을 표준적인 압축 센싱 문제로 변환하는 방식을 제시한다. 또한 압축 센싱을 통해 채널 추정을 수행하기 위해서는 좋은 특성을 갖는 검출 행렬을 생성하는 것이 중요하기에, 양자화된 phase shifter로 임의 발생시킨 검출 행렬의 mutual incoherence 특성을 수치적으로 분석한다.
무선 모바일 환경에서 통신 장비의 에너지와 전송 대역폭 효율을 위해 방송 기법이 널리 사용되고 있다. 기존에는 비계층적 데이터를 대상으로 한 인덱싱 연구들이 있었으나, 웹과 이동통신 환경에서 널리 사용되는 XML 데이터에 대한 방송 인덱싱 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 XML문서에 대한 새로운 방송 인덱싱 방법으로 TOP 트리를 제안한다. TOP 트리는 XML 문서에 포함된 엘리먼트들을 같은 경로를 갖는 엘리먼트 그룹으로 분류한 후, 해당 그룹을 순서화된 고유 ID가 부여된 노드로 구성하고 엘리먼트 그룹간의 관계를 간선으로 연결한 경로 요약 트리이다. 본 논문에서는 TOP 트리 기반 방송 스트림 생성 방법과다중 경로 질의 처리 방법을 제안하고 실험을 통해 제안 방법의 우수성을 입증한다.
IEEE 802.15.4 표준에서는 QoS(Quality-of-Service)를 요구하는 응용프로그램들의 패킷 전송을 보장하기 위해 비경쟁 접근방식에 의한 GTS(Guranted Time Solot) 할당 기법을 지원한다. 그러나 표준에 따른 GTS 할당 기법은 패킷이 도착한 순서에 따라 채널을 할당하는 FIFS(First In First Service) 스케쥴링을 사용해 패킷을 처리함으로서 대역의 낭비가 심하고 채널 사용률을 감소시켜 실질적인 QoS 서비스에 적합하지 못하다. 본 논문에서는 이러한 단점을 개선한 공정 큐잉을 위한 GTS 할당 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 각 노드의 GTS 할당 요청 횟수(RC, Request Count)와 최근 할당 여부(RA, Recently Allocation)를 이용해 GTS 할당에 대한 불공정성 문제를 해결함으로서 GTS 요청 처리율을 높이고 지연 시간을 감소시킨다. 제안하는 기법의 타당성 및 성능 분석을 위해 수학적 분석 모델을 수립하고, 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법이 표준과 비교해 데이터 처리율과 채널 사용률 측면에서 효율적임을 보였다.
본 논문에서는 커플링 급전 구조를 가지는 항공기용 양면 인쇄형 글래스 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 한 개의 급전 선로와 다중 루프 형상의 방사 소자로 구성되며, 조종석 좌측 창문의 서로 다른 면에 위치하여 제한된 면적을 효율적으로 사용하도록 하였다. 제안된 안테나는 유전자 알고리즘을 이용하여 최적화 하였으며, 최적화된 안테나를 1/10 크기의 KUH-Surion에 장착하여 안테나 성능을 측정하였다. 최적화된 안테나는 해당 대역의 중심 주파수에서 33 %의 반전력 대역폭을 가지며, 평균 -3.49 dBi의 전면 방향 복사 이득을 갖는다. 제안된 글래스 안테나의 수신 성능을 평가하기 위해 반경 200 km에서의 수신 전력을 시뮬레이션 하였으며, 그 결과 현재 항공기용 FM 안테나로 사용 중인 pole 안테나와 비슷한 -60 dBm의 최소 수신 전력을 유지하는 것을 확인하였다.
최근 인터넷 사용자 수의 증가에 따른 백본망의 트레픽 증가와 다양한 어플리케이션의 등장으로 많은 대역폭을 요구 하게 되었고 그에 따른 고속의 백본 네트워크가 필요하게 되었다. 이러한 요구를 수용하기 위한 차세대 인터넷으로 고려되고 있는 MPLS(MultiProtocol Label Switching)와 사용자 서비스를 위해 네트워크 자원을 효율적으로 사용하기 위한 멀티캐스트 기술이 요구된다. 그러나 기존의 IP Multicast 기술은 품질 보장 서비스를 지원하는데 한계가 있기 때문에, 고품질 멀티 캐스트 서비스를 위하여 QoS및 Traffic Engineering을 보장하는 MPLS 기술을 확장하는 노력이 이루어지고 있다. 그리고 MPLS 환경에서 멀티캐스트 서비스 제공은 MPLS 레이블 수의 부족과 멀티캐스트 고유의 속성인 확장성 문제가 발생하게된다. 이를 위한 개선책으로 LDP에 멀티캐스트 필드를 추가하여 중간노드에서 동일한 LSP 멀티캐스트 패킷에 동일한 레이블을 할당하는 Label Aggregation 알고리즘을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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