무선 센서 네트워크에서 노드 재프로그래밍을 위한 타부 서치 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-woong 한국정보통신학회 2019 한국정보통신학회논문지 Vol.23 No.5

무선 센서 네트워크에서 배치된 노드의 기능을 변경하거나 갱신하기 위해 노드의 소프트웨어 코드를 업데이트하는 재프로그래밍 동작은 필수적이다. 본 논문은 무선 센서 네트워크에서 노드의 재프로그래밍을 목적으로 노드의 전송에너지를 최소화하는 최적화 알고리즘을 제안한다. 또한 네트워크의 수명을 오래 유지하기 위해 전체 노드의 에너지 소모를 균형있게 유지하도록 알고리즘을 설계한다. 본 논문에서는 많은 수의 노드가 배치된 무선 센서 네트워크에서 전송에너지의 최소화와 에너지 소모의 균형화를 위해 새로운 이웃해 생성방식을 가진 타부서치 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 적정한 수행 시간 내에 최적의 결과를 도출하도록 설계되었다. 제안된 타부서치 알고리즘의 성능은 노드의 전송에너지와 남은 에너지, 알고리즘 수행시간 측면에서 평가되었으며, 성능 평가 결과에서 이전의 방식에 비해 우수한 성능을 보였다. A reprogramming operation is necessary to update the software code of the node to change or update the functionality of the deployed node in wireless sensor networks. This paper proposes an optimization algorithm that minimizes the transmission energy of a node for the purpose of reprogramming a node in wireless sensor networks. We also design an algorithm that keeps energy consumption of all nodes balanced in order to maintain the lifetime of the network. In this paper, we propose a Tabu search algorithm with a new neighborhood generation method for minimizing transmission energy and energy consumption in wireless sensor networks with many nodes. The proposed algorithm is designed to obtain optimal results within a reasonable execution time. The performance of the proposed Tabu search algorithm was evaluated in terms of the node's transmission energy, remaining energy, and algorithm execution time. The performance evaluation results showed better performance than the previous methods.

트래픽 중복 제거로 네트워크 에너지 소비를 최소화하기 위한 최적화 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-Woong 한국정보통신학회 2021 한국정보통신학회논문지 Vol.25 No.7

최근 네트워크에서 안정된 전송을 위해 광대역의 대역폭과 중복 링크를 사용함으로써 과도하게 에너지를 소비하고 전송효율을 떨어뜨리는 결과를 낳고 있다. 본 논문에서는 트래픽 중복이 허용되는 네트워크에서 중복 트래픽을 제거함으로써 전송 링크의 수를 줄이고 전송에너지를 최소화하는 최적화 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 최적화 알고리즘은 타부서치 알고리즘을 이용한 메타휴리스틱방식을 사용한다. 제안된 최적화 알고리즘은 중복되는 트래픽을 효율적으로 경로 설정할 수 있도록 이웃해 생성방식을 설계하여 전송에너지를 최소화한다. 제안된 최적화 알고리즘의 성능평가는 네트워크에서 발생하는 모든 트래픽을 전송하기 위해 사용되는 링크의 수와 소모되는 전송에너지 관점에서 수행되었다. 성능평가 결과에서 제안된 알고리즘이 이전에 제안된 다른 알고리즘에 비해 더 우수한 성능 결과가 나타남을 확인할 수 있었다. In recent years, the use of broadband bandwidth and redundant links for stable transmission in networks has resulted in excessive energy consumption and reduced transmission efficiency. In this paper, we propose an optimization algorithm that reduces the number of transmission links and minimizes transmission energy by removing redundant traffic in networks where traffic redundancy is allowed. The optimization algorithm proposed in this paper uses the meta-heuristic method using Tabu search algorithm. The proposed optimization algorithm minimizes transmission energy by designing a neighborhood generation method that efficiently routes overlapping traffic. The performance evaluation of the proposed optimization algorithm was performed in terms of the number of links used to transmit all traffic generated in the network and the transmission energy consumed. From the performance evaluation results, it was confirmed that the proposed algorithm is superior to other algorithms previously proposed.

무선 센서 네트워크에서 해양 수색 및 구조를 위한 에너지 최적화 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-woong 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.4

In wireless sensor networks, we propose an optimization algorithm in order to minimize the consumed energy of nodes for maritime search and rescue. In the marine environment, search and rescue operations are mainly performed on the surveillance side and passively on the rescued side. A self-configurable wireless sensor network can build a system that can send rescue signals in the operations. A simulated annealing algorithm is proposed to minimize the consumed energy of nodes in the networks with many nodes. As the density of nodes becomes higher, the algorithmic computation will increase highly. To search the good result in a proper execution time, the proposed algorithm proposes a new neighborhood generating operation and improves the efficiency of the algorithm. The proposed algorithm was evaluated in terms of the consumed energy of the nodes and algorithm execution time, and the proposed algorithm performed better than other optimization algorithms in the performance results. 무선 센서 네트워크에서 해양 수색 및 구조를 목적으로 노드의 소모 에너지를 최소화하기 위한 최적화 알고리즘을 제안한다. 해양 환경에서 수색 및 구조작업은 감시하는 측에서 주로 이루어지며, 구조되는 측에서는 수동적으로 기다려야 한다. 이에 반해 자가 구성 이 가능한 무선 센서 네트워크는 해양 수색 및 구조작업에서 능동적으로 구조 신호를 보낼 수 있는 시스템을 구축할 수 있다. 본 논문에서는 많은 수의 노드가 배치된 네트워크에서 노드의 소모 에너지를 최소화하기 위하여 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 제안한다. 네트워크에서 노드의 밀도가 높으면 일반적으로 알고리즘 계산양이 급격히 늘어난다. 따라서 제안된 알고리즘은 적정한 실행 시간 내에 최적의 결과를 찾기 위해 새로운 이웃해 생성 동작을 제안하고 알고리즘의 효율성을 높인다. 제안된 알고리즘은 노드의 소모 에너지와 알고리즘 실행시간 면에서 성능 평가를 하였으며, 성능 평가 결과에서 기존의 방식에 비해 성능이 우수하였다.

번들 링크를 가진 네트워크에서 에너지 인식 라우팅을 위한 최적화 알고리즘

장길웅 한국정보통신학회 2021 한국정보통신학회논문지 Vol.25 No.4

In order to reduce transmission delay and increase reliability in networks, mainly high-performance and high-power network equipment is used to guarantee network quality. In this paper, we propose an optimization algorithm to minimize the energy consumed when transmitting traffic in networks with a bundle link composed of multiple physical cables. The proposed optimization algorithm is a meta-heuristic method, which uses tabu search algorithm. In addition, it is designed to minimize transmission energy by minimizing the cables on the paths of the source and destination nodes for each traffic. In the proposed optimization algorithm, performance evaluation was performed in terms of the number of cables used in the transmission and the link utilization for all traffic on networks, and the performance evaluation result confirmed the superior performance than the previously proposed method. 네트워크에서 전송지연을 줄이고 신뢰성을 높이기 위해 주로 고성능 및 고출력의 네트워크 장비를 사용하여 네트워크 품질을 보장하고 있다. 본 논문에서는 다수의 물리적 케이블로 이루어진 번들 링크를 가진 네트워크에서 트래픽 전송 시 소모되는 에너지를 최소화하기 위한 최적화 알고리즘을 제안한다. 제안된 최적화 알고리즘은 메타휴리스틱방식 중 하나인 타부서치 알고리즘을 적용하였으며, 각 트래픽에 대하여 소스 노드와 목적지 노드의 경로상에 있는 케이블을 최소로 선택하여 전송에너지가 최소화되도록 설계하였다. 제안된 최적화 알고리즘은 네트워크상의 모든 트래픽에 대하여 전송상에 사용되는 케이블의 수와 링크 효율 관점에서 성능평가가 수행되었으며, 성능평가 결과에서 이전에 제안된 방식보다 우수한 성능을 확인할 수 있었다.

IMT-2000에서 라우팅 시나리오 성능 비교 ( Performance Comparison of Routing Scenarios for The IMT-2000 )

장길웅,박선영,황성호,김정삼,한기준 대한전자공학회 1997 대한전자공학회 학술대회 Vol.1997 No.01

이동통신에서 리포팅 셀 계획을 위한 타부서치 기반 최적화 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-woong 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.9

이동통신에서 이동단말의 위치관리를 위해 셀 구조를 결정하는 셀 계획은 네트워크 성능을 결정하는 중요한 연구과제로 다루어지고 있다. 이동통신에서 셀 구조를 계획하는데 영향을 주는 요소 중 위치관리를 위한 신호비용이 가장 중요한 역할을 하고 있다. 본 논문에서는 이동통신에서 리포팅 셀 구조를 가진 네트워크에서 셀 구조를 계획하기 위해 사용되는 모든 셀의 위치관리비용을 최소화 하는 최적화 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 메타휴리스틱 알고리즘인 타부서치 알고리즘을 사용하며, 제안된 알고리즘은 새로운 이웃해 생성방식을 제안하여 최적해에 가까운 결과를 도출한다. 제안된 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 위치관리비용과 알고리즘 수행시간 관점에서 시뮬레이션을 수행하였다. 평가 결과에서 기존의 유전 알고리즘 및 모의 담금질 기법과 비교 평가하여 제안된 알고리즘의 성능이 우수함을 볼 수 있었다. Cell planning, which determines the cell structure for location management of mobile terminals in mobile communications, has been dealt with as an important research task to determine network performance. Among the factors influencing the cell structure planning in mobile communication, the signal cost for location management plays the most important role. In this paper, we propose an optimization algorithm that minimizes the location management cost of all the cells used to plan the cell structure in the network with reporting cell structure in mobile communication. The proposed algorithm uses a Tabu search algorithm, which is a meta-heuristic algorithm, and the proposed algorithm proposes a new neighborhood generation method to obtain a result close to the optimal solution. In order to evaluate the performance of the proposed algorithm, the simulation was performed in terms of location management cost and algorithm execution time. The evaluation results show that the proposed algorithm outperforms the existing genetic algorithm and simulated annealing.

무선 메쉬 네트워크에서 네트워크 설계 문제를 위한 타부 서치 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-woong 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.6

무선 메쉬 네트워크는 메쉬 클라이언트와 메쉬 라우터, 메쉬 액세스 포인트로 구성된다. 메쉬 라우터는 메쉬 클라이언트에게 무선 네트워크 서비스를 연결해주며, 메쉬 액세스 포인트는 유선 링크를 사용하여 백본 네트워크에 연결하고 메쉬 클라이언트에게 인터넷 액세스 서비스를 제공한다. 본 논문에서는 제한된 수의 메쉬 라우터와 메쉬 액세스 포인트를 사용하여 무선 메쉬 네트워크에 대한 네트워크 설계를 위한 최적화 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안된 최적화 알고리즘은 메타휴리스틱방식의 하나인 타부서치 알고리즘을 적용하였으며, 라우터와 메쉬 액세스 포인트의 배치에 따른 전송지연을 최소화하고 적절한 수행 시간 안에 결과가 도출되도록 설계되었다. 제안된 타부서치 알고리즘은 메쉬 라우터와 메쉬 액세스 포인트의 배치를 위한 전송지연과 알고리즘 수행시간 관점에서 비교 평가되었으며, 성능평가에서 기존의 제안된 메타휴리스틱 방식에 비해 우수한 성능을 보였다. Wireless mesh networks consist of mesh clients, mesh routers and mesh access points. The mesh router connects wireless network services to the mesh client, and the mesh access point connects to the backbone network using a wired link and provides Internet access to the mesh client. In this paper, a limited number of mesh routers and mesh access points are used to propose optimization algorithms for network design for wireless mesh networks. The optimization algorithm in this paper has been applied with a sub-subscription algorithm, which is one of the meta-heuristic methods, and is designed to minimize the transmission delay for the placement of mesh routers and mesh access points, and produce optimal results within a reasonable time. The proposed algorithm was evaluated in terms of transmission delay and time to perform the algorithm for the placement of mesh routers and mesh access points, and the performance evaluation results showed superior performance compared to the previous meta-heuristic methods.

해양 센서 네트워크에서 네트워크 클러스터링을 위한 유전 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-Woong 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.12

해양 센서 네트워크에서 클러스터링 문제는 네트워크 수명 및 확장성을 향상시키기 위한 문제 중 하나이다. 본 논문은 모든 노드가 클러스터 헤더를 통하여 싱크 노드로 데이터를 전송하는데 사용되는 전송 에너지를 최소화할 수 있는 클러스터링 문제의 최적 결과를 찾는 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 네트워크에서 노드의 수가 증가하면 적절한 클러스터 구성을 위한 계산량은 급격히 늘어나게 된다. 본 논문에서는 적정한 시간 내에 최적의 클러스터 구성을 위한 유전 알고리즘을 제안하며, 효율적인 검색을 위해 유전 알고리즘의 효과적인 이웃해 생성 동작을 제안한다. 제안된 알고리즘은 전송 에너지와 실행시간 관점에서 성능을 평가하며, 평가 결과에서 제안된 알고리즘이 해양 센서 네트워크에서 클러스터를 효과적으로 구성함을 보인다. A Clustering problem is one of the organizational problems to improve network lifetime and scalability in underwater acoustic sensor networks. This paper propose an algorithm to obtain an optimal clustering solution to be able to minimize a total transmission power for all deployed nodes to transmit data to the sink node through its clusterhead. In general, as the number of nodes increases, the amount of calculation for finding the solution would be too much increased. To obtain the optimal solution within a reasonable computation time, we propose a genetic algorithm to obtain the optimal solution of the cluster configuration. In order to make a search more efficient, we propose some efficient neighborhood generating operations of the genetic algorithm. We evaluate those performances through some experiments in terms of the total transmission power of nodes and the execution time of the proposed algorithm. The evaluation results show that the proposed algorithm is efficient for the cluster configuration in underwater acoustic sensor networks.

무선 센서 네트워크에서 최대 수명 데이터 수집 문제를 위한 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-Woong 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.7

The maximum lifetime data aggregation problem is to maximize the network lifetime as minimizing the transmission energy of all deployed nodes in wireless sensor networks. In this paper, we propose a simulated annealing algorithm to solve efficiently the maximum lifetime data aggregation problem on the basis of meta-heuristic approach in wireless sensor networks. In order to make a search more efficient, we propose a novel neighborhood generating method and a repair function of the proposed algorithm. We compare the performance of the proposed algorithm with other existing algorithms through some experiments in terms of the network lifetime and algorithm computation time. Experimental results show that the proposed algorithm is efficient for the maximum lifetime data aggregation problem in wireless sensor networks. 무선 센서 네트워크에서 최대 수명 데이터 수집 문제는 네트워크에 배치된 모든 노드의 데이터 전송 에너지를 최소화함으로써 네트워크의 수명을 최대화하는 문제이다. 본 논문은 무선 센서 네트워크에서 최대 수명 데이터 수집문제를 효과적으로 해결하기 위한 메타휴리스틱 기법 중 하나인 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘에서는 보다 효과적인 해를 찾기 위해 새로운 이웃해 생성방식과 복구함수를 적용한다. 제안된 알고리즘의 성능은 네트워크 수명과 알고리즘 실행시간 관점에서 기존의 알고리즘과 비교평가 하였으며, 실험 결과에서 제안된 알고리즘이 최대 수명 데이터 수집 문제에 효과적으로 적용됨을 보여준다.

Redundancy Allocation Problem of Complex Systems with Heterogeneous Components

장길웅,김재환,김정배 한국경영과학회 2010 한국경영과학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.6