Adjacency-Based Mapping of Mesh Processes for Switch-Based Cluster Systems of Irregular Topology

모상만(Sangman Moh) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.47 No.2

가상의 프로세스 토폴로지를 물리적인 프로세서 토폴로지로 매핑하는 문제는 병렬 프로그래밍에서 가장 중요한 이슈 중의 하나이다. 그러나 이 매핑은 토폴로지 비규칙성 및 라우팅 복잡성으로 인해 어려운 문제로 여겨지고 있다. 본 논문에서는 프로세스간 통신 패턴으로 2차원 메쉬 프로세스 토폴로지를 가정하여, 비규칙 클러스터 시스템을 위한 새로운 프로세스 매핑 기법인 인접 기반 매핑(AM)을 제안한다. 클러스터 시스템은 전통적인 규칙성 네트워크에서는 달성하기 어려운 상호연결 유연성과 시스템 확장성을 제공하기 때문에 여러 해 동안 활발히 연구 개발되어 오고 있다. 제안한 AM은 가상 프로세스 토폴로지에서 이웃하는 프로세스를 물리적인 프로세서 토폴로지의 인접한 프로세서에게 매핑시킨다. 시뮬레이션 결과에 따르면, 제안한 AM 은 기존 방법에 비하여 매핑 품질이 우수하고 프로세스간 지연시간이 감소하는 결과를 나타낸다. Mapping virtual process topology to physical processor topology is one of the most important design issues in parallel programming. However, the mapping problem is complicated due to the topology irregularity and routing complexity. This paper proposes a new process mapping scheme called adjacency-based mapping (AM) for irregular cluster systems assuming that the two-dimensional mesh process topology is specified as an interprocess communication pattern. The cluster systems have been studied and developed for many years since they provide high interconnection flexibility, scalability, and expandability which are not attainable in traditional regular networks. The proposed AM tries to map neighboring processes in virtual process topology to adjacent processors in physical processor topology. Simulation study shows that the proposed AM results in better mapping quality and shorter interprocess latency compared to the conventional approaches.

무선 센서 네트워크를 위한 클러스터 내 노드 밀도 기반 트랜스포트 프로토콜

백철헌,모상만,Baek, Cheolheon,Moh, Sangman 대한임베디드공학회 2015 대한임베디드공학회논문지 Vol.10 No.6

The efficient design of a transport protocol contributes to energy conservation as well as performance improvement in wireless sensor networks (WSNs). In this paper, a node-density-aware transport protocol (NDTP) for intra-cluster transmissions in WSNs for monitoring physical attributes is proposed, which takes node density into account to mitigate congestion in intra-cluster transmissions. In the proposed NDTP, the maximum active time and queue length of cluster heads are restricted to reduce energy consumption. This is mainly because cluster heads do more works and consume more energy than normal sensor nodes. According to the performance evaluation results, the proposed NDTP outperforms the conventional protocol remarkably in terms of network lifetime, congestion frequency, and packet error rate.

모바일 애드혹 네트워크에서의 AODV 기반 치대 비중첩 다중경로 라우팅 프로토콜

김중태,모상만,정일용,Kim Jungtae,Moh Sangman,Chung Ilyong 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.12 No.3

모바일 애드혹 네트워크(MANET)는 어떤 고정 기반구조나 중앙 집중형 관리 구조를 갖지 않는 모바일 노드의 집합으로 구성된다. AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector routing)는 MANET용 온디맨드(on-demand) 라우팅 프로토콜로서, IETF (Internet Engineering Task Force)의 MANET 워킹 그룹에 제출된 기고문(Internet Draft)이다. 본 논문에서는 최대의 노드 비중첩 및 링크 비중첩을 제공하고, AODV 프로토콜은 물론 기존의 AODV 기반 다중경로 프로토콜보다 성능이 우수한 새로운 최대 비중첩 다중경로 AODV (MDAODV) 프로토콜을 제안한다. 본 연구의 핵심 아이디어는 경로 요청(RREQ:Route REQuest) 메시지에 소스 라우팅(source routing) 주소 정보를 추가시켜 확장하는 것과 수신 노드가 일정 시간 동안 도착한 다수의 RREQ를 조사하여 2개의 경로를 선택하는 것이다. 제안한 MDAODV 프로토콜은 기존 다중경로 라우팅 프로토콜에 비해 높은 신뢰성과 우수한 견고성을 갖는 경로를 제공할 뿐만 아니라, 수신 노드에서 경로를 결정하므로 중간 노드에서의 오버헤드를 감소시킨다. 성능평가 결과에 의하면, 제안한 MDAODV 프로토콜은 기존의 AODV 기반 다중경로 프로토콜보다 패킷 전달율과 평균 지연시간의 측면에서 성능이 우수한 반면 라우팅 오버헤드는 오히려 감소하는 경향을 나타낸다. A mobile ad hoc network (MANET) is a collection of mobile nodes without any fixed infrastructure or my form of centralized administration such as access points and base stations. The ad hoc on-demand distance vector routing (AODV) protocol is an on-demand routing protocol for MANETs, which is one of the Internet-Drafts submitted to the Internet engineering task force (IETF) MANET working group. This paper proposes a new multipath routing protocol called maximally disjoint multipath AODV (MDAODV), which exploits maximally node- and link-disjoint paths and outperforms the conventional multipath protocol based on AODV as well as the basic AODV protocol. The key idea is to extend only route request (RREQ) message by adding source routing information and to make the destination node select two paths from multiple RREQs received for a predetermined time period. Compared to the conventional multipath routing protocol, the proposed MDAODV provides more reliable and robust routing paths and higher performance. It also makes the destination node determine the maximally node- and link-disjoint paths, reducing the overhead incurred at intermediate nodes. Our extensive simulation study shows that the proposed MDAODV outperforms the conventional multipath routing protocol based on AODV in terms of packet delivery ratio and average end-to-end delay, and reduces routing overhead.

에너지 효율적인 데이터 수집을 이용한 LEACH 기반 무선 센서 네트워크의 수명 연장

박지원(Jiwon Park),모상만(Sangman Moh),정일용(Ilyong Chung),배용근(Yong Geun Bae) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.45 No.3

애드혹 네트워크의 실용 영역인 무선 센서 네트워크에서 센서 노드는 배터리에 의해 동작하고 일반적으로 한번 배치된 후 다시 회수 되지 않는다. 따라서 각각의 센서 노드는 한정된 에너지로 감지하고 통신해야 하며, 에너지 효율성은 무선 센서 네트워크의 수명을 결정하는 핵심 설계 요소로서 활발히 연구되고 있고 근래에는 크로스 레이어 최적화를 통해 더욱 개선되고 있다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크 시스템인 ZigbeX 플랫폼에서 센서 노드의 전송 출력 제어를 통하여 데이터 수집 과정에서 소모되는 에너지를 절약하는 새로운 기법을 제안하여 구현하고 실험 및 측정을 통하여 성능 개선 효과를 입증한다. 클러스터 멤버를 구성하는 각 센서 노드에서 클러스터 헤드로 데이터를 전송하는 과정에서 멤버 노드의 송신 출력을 통신 가능한 적정 수준으로 낮춤으로써 에너지를 절약하게 된다. 각 멤버 노드는 클러스터 헤드로부터 수신한 패킷의 RSSI (Received Signal Strength Indicator) 값을 기반으로 하여 자신의 송신 출력을 조절한다. 즉 자신이 전송한 패킷을 클러스터 헤드가 안전하게 수신할 수 있는 적정 수준으로 출력을 낮춤으로써 에너지를 절약하게 된다. ZigbeX 플랫폼 상에서 구현한 프로토콜을 자체 개발한 패킷 분석기를 이용하여 반복 측정한 결과에 의하면, 제안한 출력 제어 기법을 사용함으로써 통신량의 대부분을 차지하는 데이터 수집 과정에서의 에너지가 절약되어 네트워크 수명이 최대 21.9% 증가됨을 확인할 수 있었다. In wireless sensor networks with ad hoc networking capability, sensor nodes are battery operated and are usually disposable once deployed. As a result, each sensor node senses and communicates with limited energy and, thus, energy efficiency has been studied as a key design factor which determines lifetime of a wireless sensor network, and it is more improved recently by using so-called cross-layer optimization technique. In this paper, we propose and implement a new energy saving mechanism that reduces energy consumption during data collection by controlling transmission power at sensor nodes and then measure its performance in terms of lifetime improvement for the wireless sensor network platform ZigbeX. When every sensor node transmits sensed data to its clusterhead, it controls its transmission power down to as low level as communication is possible, resulting in energy saving. Each sensor node controls its transmission power based on RSSI (Received Signal Strength Indicator) of the packet received from its clusterhead. In other words, the sensor node can save energy by controlling its transmission power down to an appropriate level that its clusterhead safely receives the packet it transmits. According to the repetitive experiment of the proposed scheme on the ZigbeX platform using the packet analyzer developed by us, it is observed that the network lifetime is prolonged by up to 21.9% by saving energy during the data collection occupying most amount of network traffic.

Transmission and Reception Modes in MAC Protocols for Ad Hoc Networks Based on Directional Antennas

비풀라 카티와다(Bipula Khatiwada),모상만(Sangman Moh) 한국멀티미디어학회 2009 한국멀티미디어학회 학술발표논문집 Vol.2009 No.1

Recently, ad hoc networks with directional antenna systems are actively studied thanks to their advantages against omni-directional antenna based networks. In this paper, packet transmission and reception modes in MAC (Medium Access Control) protocols for ad hoc networks based on directional antennas are extensively surveyed and compared.

정적 센서 네트워크에서 이중 그리드 기반 키 선 분배 방법

최동민(Dongmin Choi),모상만(Sangman Moh),정일용(Ilyong Chung) 한국멀티미디어학회 2008 한국멀티미디어학회 학술발표논문집 Vol.2008 No.2

무선 센서 네트워크 보안은 네트워크의 다양한 응용을 고려할 때 중요한 부분을 차지한다. 그러나 네트워크 환경으로 인해 많은 제약이 따른다. 본 논문에서는 정적 센서 네트워크에서 다항식을 이용한 키 분배 방법을 제안한다. 제안한 방법은 중첩 그리드를 이용한 키 선 분배방법을 적용하여 기존의 다항식 기반 키 선분배방법에 비해 향상된 보안을 제공하며 기 제안되었던 단일 그리드를 이용한 알고리즘에서 나타날 수 있는 문제점이었던 네트워크 내부의 포획된 노드와 동일 행ㆍ열을 사용하는 노드의 포획문제가 해결되었다. 또한 위치 기반 키 선분배 기법과 유사한 특정 셀 기반 키 선 분배방법을 사용하므로 센서 필드내 노드의 숫자가 많아지더라도 충분히 사용할 수 있는 유연성을 갖추었다. 이 방법은 기존에 제안된 키 선 분배방법들과 비교하여 제안 방법의 우수함을 보였다.

무선 애드혹 네트워크에서의 통과 전송 매체 접근 제어

박지원(Jiwon Park),모상만(Sangman Moh) 한국통신학회 2008 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.7

정적 애드혹 센서망에서의 멀티캐스트의 에너지 효율성

김중태(Jung-Tae Kim),모상만(Sangman Moh),정일용(Il-Yong Chung) 한국정보과학회 2003 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.30 No.2Ⅲ

무선 센서 네트워크에서의 에너지 효율은, 네트워크 및 노드의 운용시간에 직접 영향을 미치므로, 지연시간과 같은 일반 성능척도 이상으로 중요하다. 본 논문에서는 에너지 소모의 관점에서 정적 애드혹 센서 네트워크에서의 멀티캐스트 프로토콜들을 재평가하고, 멀티캐스트에서의 에너지 소모의 분석적 모델을 제안한다. 멀티캐스트 프로토콜은 멀티캐스트 패킷이 다수의 수신자들에게 전달되는 네트워크 구조에 따라, 크게 트리기반(tree-based) 멀티캐스트와 메쉬기반(mesh-based) 멀티캐스트로 분류된다. 메쉬기반 프로토콜은 링크 장애에 강하여 높은 신뢰성을 갖는 반면에, 트리기반 멀티캐스트는 높은 에너지 효율을 나타낸다. 그 이유는 메쉬기반 프로토콜은 메쉬 내에서 플러딩(flooding)에 의존하고 메쉬 내의 노드는 모든 멀티캐스트 패킷을 수신해야 하기 때문이다. 본 논문에서 제안한 에너지 소모의 분석적 모델에 의하면, 메쉬기반 멀티캐스트는 메쉬 내의 브로드캐스기반 플러딩으로 인하여 트리기반 멀티캐스트에 비하여 약 (f + 1)/2 배의 에너지를 더 소모한다. 여기서 f 는 평균 노드 연결도를 나타낸다.

LEACH 기반 ZigbeX 플랫폼에서의 에너지 효율적인 데이터 수집

박지원(Jiwon Park),모상만(Sangman Moh) 대한전자공학회 2007 대한전자공학회 학술대회 Vol.2007 No.11

무선 센서 네트워크에서 에너지 효율성은 네트워크 수명을 결정하는 핵심 요소로서 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크 시스템인 ZigbeX 플랫폼에서 운용되는 변형 LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy) 프로토콜에서, 센서 노드의 전송 출력 제어를 통하여 데이터 수집 과정에서 소모되는 에너지를 절약하는 새로운 기법을 제안하여 구현하고 실험 및 측정을 통하여 성능 개선 효과를 입증한다. 실험 결과에 의하면, 제안한 출력 제어 기법을 사용함으로써 네트워크 수명이 약 23% 증가됨을 확인 할 수 있었다.

모바일 애드혹 네트워크에서의 AODV 기반 노드 및 링크 비중첩 다중경로 라우팅 프로토콜

김중태(Jung-Tae Kim),모상만(Sangman Moh),정일용(Il-Yong Chung) 한국멀티미디어학회 2005 한국멀티미디어학회 학술발표논문집 Vol.2005 No.1