디스크 전송률과 버퍼 크기를 동시에 고려한 효율적 수용제어 기법

이경오(Kyung Oh Lee),염헌영(Heon Young Yeom) 한국정보과학회 1997 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.24 No.8

멀티미디어를 실시간으로 서비스하는 시스템에서 수용제어를 하기 위해서는 네트워크 가용능력, 버퍼 공간 및 디스크 전송률 등이 고려되어야 하며 특히 버퍼 공간과 디스크 전송률은 서로 많은 영향을 미치기 때문에 동시에 고려되어야 한다. 기존 연구에서는 CBR을 근간으로 하여 버퍼 공간과 디스크 전송률을 동시에 고려하는 기법이 제시되었지만 VOD 시스템에서는 보통 MPEG 데이타가 VBR 형식으로 되어있기 때문에 수용 제어 시에는 CBR로 데이타를 모델링하면 시스템의 가용성이 떨어지게 된다. 또한 수용제어를 위한 버퍼 예약기법에서는 VBR 형태로 데이타를 모델링하는 기법들이 제시되었지만 이 경우에도 디스크 전송률을 계산할 때는 CBR 형식으로 가정을 하거나 아예 고려를 하지 않기 때문에 역시 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수가 없었다. 본 논문에서는 디스크 전송률과 버퍼 크기를 동시에 고려하면서 VBR의 특성을 살려서 수용제어를 실시하는 기법을 제시하였다. 이 기법에서 약간의 자원을 예비로 사용하여 비 실시간 작업을 서비스하거나 스타베이션(starvation)이나 오버플로 (Overflow) 등이 발생하지 않도록 하였다. 이 기법은 CBR 기법을 사용하는 경우보다 약 2배의 사용자를 수용할 수가 있음을 실험을 통해 보였다. For the admission control of real time multimedia service system, we must consider network bandwidth, buffer space and disk bandwidth. As buffer space and disk bandwidth affect each other tightly, they should be considered at the same time. There are earlier works on the admission control mechanism considering both buffer space and disk bandwidth based on CBR data modeling. Because media data are encoded with VBR compression techniques such as MPEG standard, CBR data modeling makes system utilization low. Earlier works on the buffer management using VBR data modeling either assume that data are retrieved from the disk by CBR scheme or they don't consider the disk bandwidth at all, so it makes system ineffective. In order to solve this problem, we suggest an admission control mechanism considering both disk bandwidth and buffer space, based on VBR data modeling. This mechanism reserves some fraction of resource to prevent starvation and overflow, and it can be used for the non-real time works. We showed that this mechanism can accept about twice streams as CBR technique does via a proper simulation.

실시간 멀티미디어 서버를 위한 캐슁 기법에 관한 연구

Batbold,이경오(Kyung-Oh Lee) 한국멀티미디어학회 2004 한국멀티미디어학회 학술발표논문집 Vol.2004 No.2

무선 센서 네트워크에서 삼각 클러스터링 라우팅 기법

누루하야티 ( Nurhayati ),이경오 ( Kyung Oh Lee ),최성희 ( Sung Hee Choi ) 한국정보처리학회 2010 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.17 No.2

Wireless sensor networks consist of small battery powered devices with limited energy resources. Once deployed, the small sensor nodes are usually inaccessible to the user, and thus replacement of the energy source is not feasible. Hence, energy efficiency is a key design issue that needs to be enhanced in order to improve the life span of the network. In BCDCP, all sensors send data from CH (Cluster Head) and then to BS (Base Station). BCDCP works well in small-scale network but in large scale network it is not appropriated since it uses much energy for long distance wireless communication. We propose a routing protocol - Triangular Clustering Routing Protocol (TCRP) - to prolong network life time through the balanced energy consumption. TCRP selects cluster head of triangular shape. The sensor field is divided into energy level and in every level we choose one node as a gate node. This gate node collects data and sends it to the leader node. Finally the leader node sends the aggregated data to the BS. We show TCRP outperforms BCDCP with several experiments.

센서 네트워크에서 연결 지속성 향상 가능한 새로운 클러스터링 기법에 관한 연구

김대현,김진묵,이경오,Kim, Dae-Hyun,Kim, Jin-Mook,Lee, Kyung-Oh 한국정보처리학회 2008 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.15 No.2

센서 네트워크 환경에서 기존에 제안된 많은 라우팅 기법들 중에서 대표적인 LEACH 기법은 클러스터링 기반의 연구방법이다. 이는 많은 센서들로 구성된 센서 네트워크 그룹을 효과적으로 관리하기 위해서 제안된 기법이다. 하지만 이때 클러스터 단위의 그룹을 관리하기 위한 클러스터 헤더에 대한 에너지 잔류량을 고려하지 못한 단점으로 인해 데이터 전송 도중 클러스터 그룹이 파괴되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하고자 클러스터 그룹에 대한 관리를 수행하는 새로운 클러스터링 기법에 대해서 제안하고자 한다. 본 논문에서 제안한 기법을 이용하여 클러스터 그룹의 연결지향성도 향상되었고 데이터 전송과 처리에 있어서 지연 시간도 감소함을 실험 결과를 통해 알 수 있었다. The LEACH is a study method of a clustering base that was representative in many routing techniques that was suggested in sensor network environment. This is suggested technique to manage the sensor network group which consisted of many sensors in efficiency. However, it does not consider energy remaining quantity of the cluster header to manage cluster group, the problem where the cluster group is able to destroyed on the middle which transmits data. We are going to propose to solve such a problem by this paper for new clustering technique to accomplish management for a cluster group. It uses the technique which it proposes from the dissertation which it sees and are to the data transfer and the control also the connection directivity of the cluster group to improve also the lag time diminishes, test result it will lead and the possibility which it will know it was.

센서 네트워크에서 전송범위와 전송방향을 이용한 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜

이현준,이영한,이경오,Lee, Hyun-Jun,Lee, Young-Han,Lee, Kyung-Oh 한국정보처리학회 2010 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.17 No.1

센서네트워크에서 센서는 배터리에 의해 작동이 되며 배터리의 수명이 다하면 더 이상 동작을 할 수 없다. 센서가 수집한 데이터는 효과적인 경로를 통해 싱크노드로 전달되어야 하며 이를 위한 여러 라우팅 알고리즘이 제안되었다. 하지만, 기존의 알고리즘은 데이터를 전송하는데 있어서 전송범위와 전송방향을 고려하지 않기 때문에 많은 노드들이 데이터 전송에 참여하게 되고 결과적으로 많은 에너지를 소모한다. 본 논문에서는 센서 네트워크에서의 효과적인 데이터 전송을 위해 전송범위와 전송방향을 고려한 라우팅 알고리즘인 TDRP(Transmission range and Direction Routing Protocol)를 제안한다. TDRP는 클러스터 또는 그리드를 생성하지 않고, 싱크노드를 중심으로 사분면을 형성하여 패킷의 전송방향을 결정하는 방법으로 네트워크 오버헤드가 적으며, 패킷의 전송방향에 위치하는 노드들 만이 통신에 참여하므로, 에너지 효율성이 기존의 알고리즘들보다 뛰어 나다. Sensors in sensor networks are operated by their embedded batteries and they can not work any more if the batteries run out. The data collected by sensors should be transferred to a sink node through the efficient routes. Many energy efficient routing algorithms were proposed. However, the previous algorithms consume more energy since they did not consider the transmission range and direction. In this paper we propose an algorithm TDRP(Transmission range and Direction Routing Protocol) that considers the transmission range and direction for the efficient data transmission. Since TDRP does not produce clusters or grids but four quadrants and send data to the nodes in one quadrant in the direction of the sink node, it has less network overhead. Furthermore since the proposed algorithm sends data to the smaller number of nodes compared to the previous algorithms, the energy efficiency is better than other algorithms in communication node fields that are located in packet transmit directions.

LEACH와 PEGASIS 기법에 기반한 에너지 효율적 하이브리드 라우팅 규약

이영한,이현준,이경오,Lee, Young-Han,Lee, Hyun-Jun,Lee, Kyung-Oh 한국정보처리학회 2009 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.16 No.5

Since all sensor nodes in wireless sensor networks work by their own embedded batteries, if a node runs out of its battery, the sensor network can not operate normally. In this situation we should employ the routing protocols which can consume the energy of nodes efficiently. Many protocols for energy efficient routing in sensor networks have been suggested but LEACH and PEGASIS are most well known protocols. However LEACH consumes energy heavily in the head nodes and the head nodes tend to die early and PEGASIS - which is known as a better energy efficient protocol - has a long transfer time from a source node to sink node and the nodes close to the sink node expend energy sharply since it makes a long hop of data forwarding. We proposed a new hybrid protocol of LEACH and PEGASIS, which uses the clustering mechanism of LEACH and the chaining mechanism of PEGASIS and it makes the life time of sensor networks longer than other protocols and we improved the performance 33% and 18% higher than LEACH-C and PEGASIS respectively. 무선 센서 네트워크에 사용되는 센서들은 제한된 배터리에 의해서 가동되며 배터리의 수명이 다하면 센서 네트워크가 정상적으로 동작할 수 없으므로 각 센서들의 에너지를 효과적으로 사용하는 라우팅 기법이 사용되어야 한다. 이러한 라우팅 기법 중에 가장 널리 알려진 기법이 LEACH와 PEGASIS 기법이나 LEACH(혹은 LEACH-C) 기법은 헤드 노드의 전력 소모가 심하여 다른 노드보다 먼저 수명을 다하는 단점이 있으며 PEGASIS 기법은 LEACH 기법보다 성능이 우수한 것으로 알려져 있으나 소스 노드에서 싱크노드로 데이터를 전송하기 위해 매우 긴홉을 통과하여 데이터가 전달되기 때문에 전송시간이 길고 싱크 노드에 가까운 노드들의 에너지 소모가 급격하게 진행된다는 단점이 있다. 본 논문에서는 LEACH의 클러스터링 기법과 PEGASIS 기법 체인연결 기법을 혼합하여 사용함으로써 센서네트워크를 보다 오래 사용할 수 있는 하이브리드 기법을 제시하였으며 LEACH-C 기법보다는 33% PEGASIS 기법보다는 18%의 성능의 향상을 가져올 수 있었다.

USN 환경에서의 클러스터 기반 에너지 효율적인 2단계 PEGASIS 라우팅 규약

이영한 ( Young-han Lee ),이경오 ( Kyung-oh Lee ) 한국정보처리학회 2009 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.16 No.2

다양한 환경에서 쓰이고 있는 무선 센서 네트워크 기술은 센서 노드들을 이용하여 정보 수집을 하고 있다. 하지만, 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드들은 전력을 유선으로 공급받는 것이 아니라, 제한 적인 배터리 용량을 사용하기 때문에 효율적인 배터리 관리가 필요하다. 무선 센서네트워크에서는 이러한 센서 노드들의 에너지 효율을 향상시키기 위해서 현재까지 수많은 라우팅 기법들이 제안되어 왔다[1]. 그중에서 보다 에너지 효율적인 기법인 PEGASIS 기법을 이용하여, PEGASIS기법이 가지고 있는 단점과 그 내용을 보완한 방법을 제시하려한다. 제안된 기법은 기존의 클러스터 기반에서 PEGASIS 기법을 이용하는 방법으로 구성하였다. 이로 인해 기존에 제안되었던, LEACH, LEACH-C, PEGASIS와 비교하였을 때, 센서 노드들의 수명이 전체적으로 증가할 것으로 보고 있다.

최단 경로 갱신문제를 해결하는 분산알고리듬

박정호 ( Jeong Ho Park ),이경오 ( Kyung Oh Lee ),강규철 ( Kyu Chul Kang ) 한국정보처리학회 2000 정보처리학회논문지 Vol.7 No.6

We consider the weighted shortest path updating problem, that is, the problem to reconstruct the weighted shortest paths in response to topology change of the network. This appear proposes a distributed algorithms that reconstructs the weighted shortest paths after several processors and links are added and deleted. its message complexity and ideal-time complexity are O(p$^2$ 수식 이미지+q+n``) and O(p$^2$ 수식 이미지+q+n``) respectively, where n`` is the number of processors in the network after the topology change, q is the number of added links, and p is the total number of processors in he biconnected components (of the network before the topology change) including the deleted links or added links.

무선센서 네트워크에서 클러스터화된 디렉티드 디퓨젼 라우팅 프로토콜

짜오빈(Bin Zhao),이경오(Kyung-Oh Lee) 한국컴퓨터정보학회 2011 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.16 No.2

무선 센서 네트워크는 제한된 에너지를 갖는 배터리에 의해 가동되며 한번 배치되면 사용자가 접근할 수 없고 배터리 교환이 불가능하다. 따라서 네트워크의 수명을 늘리기 위하여 네트워크 디자인 시에 에너지 효율성이 매우 중요하게 고려되어야 한다. 디렉티드 디퓨젼은 데이터 중심 라우팅 알고리즘으로 널리 알려진 기법이다. 본 논문에서는 디렉티드 디퓨젼의 효율을 향상시키기 위하여 클러스터링 기법을 활용한다. 먼저 클러스터를 구성한 후 클러스터 헤드 노드를 선출하고 클러스터 헤드 노드끼리 디렉티드 디퓨젼에서 제안한 것처럼 라우팅을 실시하는 C-디렉티드 디퓨젼 기법을 제안한다. 제안 알고리즘은 그 적용이 간단하고 성능면에서 디렉티드 디퓨젼 보다 우수한 것으로 나타났다. Wireless sensor networks consist of small battery powered devices with limited energy resources. Once deployed, the small sensor nodes are usually inaccessible to the user, and thus replacement of the energy source is not feasible. Hence, energy efficiency is a key design issue that needs to be enhanced in order to improve the life span of the network. Directed Diffusion is a well known routing protocol. In this paper we adopt the clustering mechanism to improve the efficiency of Directed Diffusion. We introduce C-Directed Diffusion which make clusters, select the CH(Cluster Head) and CHs do the same process as in Directed Diffusion. C-Directed Diffusion is pretty simple and show better performance than Directed Diffusion.

클러스터에 기반한 에너지 효율적 삼각모양 라우팅 프로토콜에 관한 연구

누루하야티(Nurhayati Nurhayati),이경오(Kyung-Oh Lee) 한국컴퓨터정보학회 2011 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.16 No.9

무선 센서 네트워크는 제한된 에너지를 갖는 배터리에 의해 가동되며 한번 배치되면 사용자가 접근할 수 없고 배터리 교환이 불가능하다. 따라서 네트워크의 수명을 늘리기 위하여 네트워크 디자인 시에 에너지 효율성이 매우 중요하게 고려되어야 한다. BCDCP 기법에서는 모든 센서가 CH(클러스터 헤드)로 데이터를 보내고 CH는 BS(베이스 스테이션)로 취합된 데이터를 송신하는 효율적 클러스터링 프로토콜이지만 규모가 큰 네트워크에서는 적합하지 않으며 노드들의 물리적 위치를 고려하지 않기 때문에 효율성이 떨어진다. UCR 기법의 경우 BS에와 노드들의 거리만을 고려하기 때문에 BS에 가까운 노드가 빨리 죽는 문제가 있다. 본 논문에서는 균형된 에너지 소비를 통하여 네트워크 수명을 늘리기 위한 삼각모양 클러스터 라우팅 프로토콜(TSCRP- Triangular Shape Cluster Routing Protcol)을 제안한다. 본 기법은 비교적 간단하게 운영되기 때문에 헤드 선출에 필요한 오버헤드가 적고 센서들의 에너지 보유량뿐만이 아니라 센서들과 BS간의 거리를 유기적으로 결합하여 리더 노드를 선정하기 때문에 다른 기법에 비해 효율적이다. 실험에 의하면 TSCRP가 LEACH, BCDCP, UCR보다 우수한 것으로 나타났다. In this paper, we propose an efficient dynamic workload balancing strategy which improves the performance of high-performance computing system. The key idea of this dynamic workload balancing strategy is to minimize execution time of each job and to maximize the system throughput by effectively using system resource such as CPU, memory. Also, this strategy dynamically allocates job by considering demanded memory size of executing job and workload status of each node. If an overload node occurs due to allocated job, the proposed scheme migrates job, executing in overload nodes, to another free nodes and reduces the waiting time and execution time of job by balancing workload of each node. Through simulation, we show that the proposed dynamic workload balancing strategy based on CPU, memory improves the performance of high-performance computing system compared to previous strategies.