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웜홀 방식의 네트워크에서 효율적인 다대다 개별적 통신 알고리즘
김시관(Si-Gwan Kim),강오한(Oh-Han Kang),정종인(Jong-In Chung) 한국정보과학회 2003 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.30 No.7·8
We present efficient generalized algorithms for all-to-all personalized communication operations in a 2D torus. All-to-all personalized communication, or complete exchange, is at the heart of numerous applications, such as matrix transposition, Fast Fourier Transform(FFT), and distributed table lookup. Some algorithms have been presented when the number of nodes is power-of-2 or multiple-of-four form, but there has been no result for general cases yet. We first present complete exchange algorithm called Double-Hop-2D when the number of nodes is in the form of multiple-of-two. Then by extending this algorithm, we present two algorithms for an arbitrary number of nodes. Split-and-Merge algorithm first splits the whole network into zones. After each zone performs complete exchange, merge is applied to finish the desired complete exchange. By handling extra steps in Double-Hop-2D algorithm, Modified Double-Hop-2D algorithm performs complete exchange operation for general cases. Finally, we compare the required start-up time for these algorithms. 본 논문에서는 웜홀 라우팅 방식을 사용한 2차원 토러스에서 다대다 개별적 통신에 대한 효율적인 알고리즘을 제시한다. 다대다 개별적 통신은 집합체 통신(Collective Communication)의 일종으로 행렬 전이, FFT, 혹은 분산 테이블 검색과 같은 많은 응용 분야에 적용이 되고 있다. 이에 대한 연구는 망의 크기가 2의 멱승 혹은 4의 배수인 경우에 대한 알고리즘이 제시가 되었지만 그 크기가 일반적인 경우에 대해서는 아직은 제안되고 있지 않고 있다. 본 논문에서는 먼저 망의 크기가 2의 배수인 경우에 대한 다대다 개별적 통신에 대한 Double-Hop-2D 알고리즘을 제안한 다음 이 알고리즘을 확장하여 임의의 노드 수에 적합한 2개의 알고리즘을 제안한다. Split-and-Merge 알고리즘은 전체망을 4개의 지역으로 분할하여 각 분할된 영역이 독립적으로 영역별로 다대다 개별적 통신을 수행한 후 그 결과를 다시 결합하는 단계로 구성되어 있다. Modified Double-Hop-2D 알고리즘은 기본이 되는 Double-Hop-2D 알고리즘에서 추가적인 작업을 수행함으로써 다대다 개별적 통신을 수행한다. 마지막으로 망의 크기가 일반적인 경우에 Modified Double-Hop-2D 알고리즘이 Split-and-Merge 알고리즘보다 성능이 우수함을 보인다.
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김시관(Si Gwan Kim),맹승렬(Seung ryoul Maeng),조정완(Jung Wan Cho) 한국정보과학회 2000 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.27 No.5
완전교환 통신은 행렬전이, 푸리에변환 혹은 분산 테이블 검색과 같은 여러 가지 응용에서 아주 많이 활용되는 통신 방법이다. 본 논문은 웜홀 방식을 채용한 2차원 토러스에서의 개시 지연 시간을줄이기 위하여 분할 및 합병(divide-and-conquer) 방식을 사용한 효율적인 완전교환 통신 알고리즘을 제안한다. 전체망을 2x2 형태의 기본셀로 분할한 뒤 각 기본셀에서는 마스터노드라고 불리는 특정 노드를 지정하여 기본셀내의 여타 노드들의 메시지를 이 마스터노드가 수집한다. 이 마스터노드들이 다른 모든 노드로 보내질 메시지를 수집한 뒤 각 기본셀내의 모든 마스터 노드들만이 가상 망을 형성하여 망의 크기가 N/2 x N/2으로 줄어든 상태로 완전 교환 알고리즘을 수행한다. 마스터노드들간의 완전교환 연산을 수행한 뒤 이 마스터노드들은 자기가 전담했던 여타 노드들의 메시지를 재분배해 줌으로써 주어진 완전교환 연산을 완료한다. 기존의 여러 가지 알고리즘과의 비교 분석을 제시하였으며 제시한 알고리즘이 약 2배 정도의 개시 지연시간 면에서 우수함을 보인다. All-to-all personalized communication, or complete exchange, is at the heart of numerous applications, such as matrix transposition, fast Fourier Transform(FFT), and distributed table lookup. We present an efficient all-to-all personalized communication algorithm for a 2D torus in wormhole-routed networks. Our complete exchange algorithm adopts divide-and-conquer approach to reduce the number of start-up latency significantly, which is a good metric for network performance in wormhole networks. First, we divide the whole network into 2x2 basic cells. After specially designated nodes called master nodes have collected messages to transmit to the rest of the basic cell, only master nodes perform complete exchange with reduced network size, N/2 x N/2. When finished with this complete exchange in master nodes, these nodes distribute messages to the rest of the master node, which results in the desired complete exchange communication. After we present our algorithms, we analyze time complexities and compare our algorithms with several previous algorithms. And we show that our algorithm is efficient by a factor of 2 in the required start-up time which means that our algorithm is suitable for wormhole-routed networks.
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자기 경로 제어가 가능한 고장 허용 다단계 상호 연결망의 설계
김시관(Si-Gwan Kim) 한국정보과학회 1993 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.20 No.2
본 논문에서는 기존의 망들에 비해 설계 비용은 비슷하면서도 임의의 결함을 허용하는 다단계 상호 연결망을 제안하였다. 제안된 망은 기본 스테이지에 서브 스위치들을 루프 형태로 구성하는 서브 스테이지를 추가함으로서 기존의 방법보다 많은 수의 경로를 제공하여 고장 허용 기능을 강화하였다. 그리고, 망의 경로 제어 방법은 기존의 제어 방법과 근본적으로 동일하여 추가 하드웨어가 필요치 않는다. 또한, 본 논문에서는 제안된 상호 연결망과 기존 연결망과의 비교를 통해 제안된 연결망이 우수함을 보였다.
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차량용 네트워크에서의 패킷 전송율 개선을 위한 지리정보 기반의 라우팅 프로토콜
김시관(Si-Gwan Kim) 한국정보기술학회 2021 한국정보기술학회논문지 Vol.19 No.2
Due to the unpredictable mobility patterns of nodes, it is not appropriate to apply the existing ad hoc network based algorithm to the VANET environment. The previous greedy forwarding-based GPSR (Greedy Perimeter Stateless Routing) routing method that delivers messages to the node closest to the destination node within the range of transmission is based on geographic information that delivers packets using only information from the neighboring nodes. As a routing technique, performance is degraded in the local maximum state. In this paper, we attempt to increase the packet delivery ratio that selects two forwarding nodes that are nearest to the target nodes based on greedy forwarding in order to improve the prior problems. Through the experimental simulations, we show that the proposed technique has better performance compared to the previous works.
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김시관(Si-Gwan Kim),박인용(Inyong Park),임은기(Eunki Lim),강오한(Oh Han Kang) 한국정보과학회 2003 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.30 No.2Ⅰ
이동성을 가진 다수의 노드들에 의해 자율적으로 구성되는 이동 임시무선망(Mobile Ad Hoc Networks)은 홈 네트워크, 센서 네트워크, 개인망 등 다양한 응용 분야로의 적용이 활발히 이루어지고 있지만 무선망이라는 속성 때문에 보안에 취약한 문제점을 안고 있다. 본 논문에서는 이동 임시 무선망에서 이동 노드들간에 보안성을 강화하기 위해 키들을 관리하는 기법을 제안한다. 임시 무선망에서 키를 분배하는 기법 중 완전 분배형 인증 기법이 널리 적용되고 있으며 임의의 노드를 기준으로 주변에 특정 개수 이하의 노드가 활동 중인 경우에도 키 관리를 원활히 할 수 있는 기법을 제안한다.
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웜홀 라우팅 망에서의 효율적인 다중 멀티캐스트 알고리즘
김시관(Si-Gwan Kim),조정완(Jung Wan Cho) 한국정보과학회 2000 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.27 No.4
웜홀망의 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요소는 개시지연시간인데 이는 메시지가 생성되어 망에 투입되기까지의 시간으로 정의된다. 본 논문에서는 다중 멀티캐스트 메시지의 개시지연시간을 단축하기 위하여 노드간의 메시지 충돌을 최소화하는 효율적인 멀티캐스트 전송 알고리즘을 제안한다. 제안되는 3가지의 알고리즘은 사용 가능한 채널들을 되도록 균등하게 사용함으로써 기존 제안된 알고리즘보다 우수한 성능을 보인다. 제안된 알고리즘들이 교착상태가 없음을 증명하고 2차원 메쉬망에서의 여러 가지 조건하에서 제안된 알고리즘의 우수함을 시뮬레이션을 통하여 증명한다. 제안 알고리즘의 전반적인 성능은 기존 알고리즘보다 20% 정도 우수함을 알 수 있다. 제안된 2차원 메쉬 다중 멀티캐스트 알고리즘은 3차원 메쉬망으로 확장이 용이하다. The most important metric in wormhole-routed networks is the start-up latency. In this paper, we present new multicast algorithms that reduce node contention so that multiple multicast messages can be implemented with reduced latency. By exploiting available channels evenly as much as possible, these new algorithms show better performance than the existing multicast algorithms for wormhole 2D systems when multiple multicasts are involved. All algorithms presented are proven to be deadlock-free. A simulation study has been conducted that compares the performance of these multicast algorithms under various situations in a 2D mesh. We show that the overall performance of ours are up to 20% better than the previous studies. We observe that reducing the number of the generated multidestination messages closely related to shorter message latency. These proposed algorithms can be easily extended to 3D mesh systems.
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