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.

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.

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.

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.

황백의 지표성분 berberine과 palmatine의 분석법 개발과 검증 및 항산화 효능 평가

장길웅,최선일,한웅호,문효,권희연,최예은,박병우,김정진,이옥환 한국식품위생안전성학회 2020 한국식품위생안전성학회지 Vol.35 No.6

본 연구의 목적은 예로부터 약재로 사용되어 온 황백의 대표적인 지표물질 berberine 및 palmatine의 동시 분석법을 개발 및 검증하고 지표물질들의 항산화 효능을 평가하여 해당 물질들에 대한 기초자료를 제공하고자 하였다. 표 준물질들의 동시 분석법은 특이성, 직선성, 정확성, 정밀성, 검출한계 및 정량한계를 측정하여 신뢰성을 검증하였으며, 지표물질들의 항산화 활성은 FRAP 활성, reducing power 및 아질산염 소거능 실험으로 측정하였다. HPLCPDA를 이용하여 berberine과 palmatine의 혼합용액을 분 석하였을 때, 두 물질이 간섭 없이 선택적으로 분리되었 음을 확인하였다. Berberine 및 palmatine의 검량선의 상관 계수 값은 모두 0.9999로 우수한 직선성을 보여 분석에 적합함을 알 수 있었고 정확성과 정밀성은 농도를 알고 있는 황백 시료에 인위적으로 저농도, 중농도, 고농도의 표준물질 혼합용액을 첨가하여 계산하였다. 정밀성과 정확성은 일간실험 및 일내실험으로 확인하였다. Berberine 의 일간 및 일내 정밀성은 1.27-1.93%, 0.12-0.56%의 수준으로 나타났고, palmatine의 일간 및 일내 정밀성은 0.19- 2.89%, 0.36-1.52%로 % 이하의 우수한 정밀성을 나타냈으며, berberine의 일간 및 일내 정확성은 98.43-100.73%, 99.56-101.45%로 나타났고 palmatine의 일간 및 일내 정확성은 93.20-100.60%, 92.39-97.10%로 나타났다. Berberine 과 palmatine의 검출한계는 각각 0.32 μg/mL, 0.35 μg/mL 로 확인되었고 정량한계는 0.97 μg/mL, 1.06 μg/mL로 확인되었다. 분석법 검증결과, 확립된 분석법은 특이성, 직 선성, 정밀성, 정확성, 검출한계 및 정량한계가 모두 우수한 분석법임을 검증할 수 있었다. 항산화 활성은 FRAP 활성, reducing power 및 berberine과 palmatine 모두 농도 의존적으로 활성이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 황백은 추후 항산화에 도움을 주는 소재로의 적용 및 항염증 효과로 인한 피부 기능 개선 제품의 소재로서 활용도가 넓을 것으로 사료되며, 황백 내에 존재하는 항산화물질인 berberine 및 palmatine의 동시분석법을 통하여 성분의 함량을 분석하여 효능을 확인할 수 있을 것으로 사료된다. The aim of this study was to develop and validate a simultaneous analytical method for berberine and palmatine, which are representative substances of Phellodendron amurense, and to evaluate the antioxidant activity. We evaluated the specificity, linearity, precision, accuracy, limit of detection (LOD), and limit of quantification (LOQ) of analytical methods for berberine and palmatine using high-performance liquid chromatography. Our result showed that the correlation coefficients of the calibration curve for berberine and palmatine exhibited 0.9999. The LODs for berberine and palmatine were 0.32 to 0.35 μg/mL and the LOQs were 0.97 to 1.06 μg/mL, respectively. The inter-day and intra-day precision values for berberine and palmatine were from 0.12 to 1.93 and 0.19 to 2.89%, respectively. The inter-day and intra-day accuracies were 98.43-101.45% and 92.39-100.60%, respectively. In addition, the simultaneous analytical method was validated for the detection of berberine and palmatine. Moreover, we conducted FRAP and NaNO2 scavenging activity assays to measure the antioxidant activities of berberine and palmatine, and both showed antioxidant activity. These results suggest that P.amurense could be a potential natural resource for antioxidant activity and that the efficacy can be confirmed by investigating the content of the berberine and palmatine.

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

Redundancy Allocation Problem of Complex Systems with Heterogeneous Components

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

Redundancy Allocation Problem of Complex Systems with Heterogeneous Components

장길웅,김재환,김정배 대한산업공학회 2010 대한산업공학회 춘계학술대회논문집 Vol.2010 No.6

무선 브로드캐스트 애드혹 네트워크에서 네트워크 수명을 최대화하기 위한 타부서치 알고리즘

장길웅 한국정보통신학회 2022 한국정보통신학회논문지 Vol.26 No.8

In this paper, we propose an optimization algorithm that maximizes the network lifetime in wireless ad-hoc networks using the broadcast transmission method. The optimization algorithm proposed in this paper applies tabu search algorithm, a metaheuristic method that improves the local search method using the memory structure. The proposed tabu search algorithm proposes efficient encoding and neighborhood search method to the network lifetime maximization problem. By applying the proposed method to design efficient broadcast routing, we maximize the lifetime of the entire network. The proposed tabu search algorithm was evaluated in terms of the energy consumption of all nodes in the broadcast transmission occurring in the network, the time of the first lost node, and the algorithm execution time. From the performance evaluation results under various conditions, it was confirmed that the proposed tabu search algorithm was superior to the previously proposed metaheuristic algorithm. 본 논문은 브로드캐스트 전송방식을 사용하는 무선 애드혹 네트워크에서 네트워크 수명을 최대화하는 최적화 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 최적화 알고리즘은 메모리 구조를 이용하여 로컬 검색 방법을 향상시키는 메타휴리스틱 방식인 타부서치 알고리즘을 적용한다. 제안된 타부서치 알고리즘은 네트워크 수명 최대화 문제에 대하여 효율적인 인코딩 방식과 인접해 검색 방법을 제안한다. 제안된 방식을 적용하여 효율적인 브로드캐스트 라우팅을 설계함으로써 전체 네트워크의 수명을 최대화한다. 제안된 타부서치 알고리즘은 네트워크에서 발생하는 브로드캐스트 전송에서 모든 노드의 소모 에너지와 최초 소실 노드 시점, 알고리즘 실행 시간 관점에서 평가되었다. 다양한 조건의 성능평가 결과에서 제안된 타부서치 알고리즘이 이전에 제안된 메타휴리스틱 알고리즘과 비교했을 때 더 우수함을 확인할 수 있었다.

무선 메쉬 네트워크에서 라우터 노드 배치를 위한 타부 서치 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-Woong 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.1

본 논문에서는 무선 메쉬 네트워크에서 라우터 노드와 클라이언트 노드간의 연결설정 최대화를 위해 라우터 노드를 효과적으로 배치하는 타부 서치 알고리즘을 제안한다. 네트워크에서 라우터 노드와 클라이언트 노드의 수가 증가함에 따라 두 종류의 노드 간 연결을 위한 계산량은 급격히 늘어나게 된다. 본 논문에서는 밀집도가 높은 네트워크에서 적정한 시간 내에 최적의 노드 연결을 위한 타부 서치 알고리즘을 제안하며, 효율적인 검색을 위해 타부 서치 알고리즘의 효과적인 이웃해 생성 동작을 제안한다. 제안된 알고리즘은 라우터 노드와 클라이언트 노드간의 최대 연결수와 실행시간 관점에서 성능을 평가하며, 평가 결과에서 제안된 알고리즘이 기존의 알고리즘에 비해 성능이 우수함을 보인다. This paper proposes a Tabu search algorithm to maximize the connectivity between the router nodes and the client nodes in wireless mesh networks. As the number of the router nodes and the client nodes in the networks increases, the amount of calculation for finding the solution would be too much increased. To obtain the optimal solution within a reasonable computation time for a high-density network, we propose a Tabu search algorithm to obtain the optimal solution for maximizing the connectivity. In order to make a search more efficient, we propose some efficient neighborhood generating operations of the Tabu search algorithm. We evaluate those performances through some experiments in terms of the maximum number of the connectivity and the execution time of the proposed algorithm. The comparison results show that the proposed algorithm outperforms other existing algorithms.