분산 무선 네트워크에서 컨센서스 알고리즘의 트레이드오프 분석

최현호,Choi, Hyun-Ho 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.5

본 논문에서는 CSMA/CA기반의 분산 무선 네트워크에 컨센서스 알고리즘을 적용할 때 발생하는 트레이드오프 성능을 분석한다. 컨센서스 알고리즘 자체는 협력 이웃 노드가 많을수록 빠른 수렴 속도를 갖지만, 무선 네트워크상에서는 협력 이웃 노드가 많을수록 접속 충돌로 인하여 전송 지연이 증가한다. 따라서 두 성능 간에 트레이드오프가 존재하며, 이로 인하여 컨센서스 달성 시간을 최소화하는 최적의 협력 이웃 노드 수가 존재한다. 시뮬레이션을 통하여 컨센서스 참여 노드 수에 따라 최적 이웃 노드 수를 도출한 결과, 네트워크 규모가 작을 때에는 모든 노드가 다 같이 협력하는 것이 최적이지만 네트워크 규모가 어느 이상으로 커질 경우에는 이웃 노드 수를 일정 값으로 제한하는 것이 최적 운용 전략이 된다. In this paper, we analyze the tradeoff performance of a consensus algorithm when it is applied to the CSMA/CA-based distributed wireless network. The consensus algorithm has a faster convergence speed as the number of cooperating neighbors increases, but the transmission delay on the wireless network increases due to access collisions as the number of cooperating neighbors increases. Therefore, there exists a tradeoff relationship between these two performances and so there exists an optimal number of cooperating neighbors that minimizes the consensus time. The result for the optimal number of neighbors according to the number of nodes that participate in the consensus shows that it is optimal for all nodes to cooperate together in the small-scale network but it is optimal to limit the number of neighbors to a fixed value in the large-scale network with nodes greater than a certain value.

200 MW급 무연탄 발전용 탈황 흡수탑에서 적정 슬러리pH

최현호,유호선,Choi, Hyun-Ho,Yoo, Hoseon 한국플랜트학회 2020 플랜트 저널 Vol.16 No.1

In this study, Seochon Thermal Power Plant No.1 for anthracite coal was tested to find the proper operation range of limestone slurry pH in the absorber tower which can be operated continuously in compliance with the Air Quality Preservation Act and Seocheon Thermal Power Division's internal regulation, sulfur dioxide average emission regulation. When operating the sulfur dioxide concentration [ppm] in the combustion gas flowing into the desulfurization absorption tower at 370, 400, 460 and 550 ppm while the main operating elements such as the flow rate of the combustion gas were fixed, the proper slurry pH Were 4.4, 4.5, 4.8 and 5.1, respectively. Therefore, it is recommended to operate with the correlation equation, R_pH=0.004×C_in+2.93 derived using sulfur dioxide and the appropriate slurry pH. 본 연구에서는 무연탄용 서천화력발전소 1호기가 대기환경보전법 및 서천화력발전본부 내부 규정인 이산화황 평균 배출 규제치를 준수하며 연속운전 할 수 있는 흡수탑 내부의 석회석 슬러리 pH의 적정 운전범위를 찾고자 실험 하였다. 연소가스의 유량등 주요 운전요소를 고정한 상태에서 탈황 흡수탑으로 유입되는 연소가스 내의 이산화황 농도, C_in[ppm]을 370, 400, 460 그리고 550 ppm으로 변동시키며 운전하였을 때, 탈황 흡수탑 내부 적정 슬러리 pH는 4.4, 4.5, 4.8 그리고 5.1이었다. 따라서, 이산화 황과 적정 슬러리 pH를 이용하여 도출된 상관관계식 R_pH=0.004×C_in+2.93을 이용하여 운전하는 것을 추천한다.

석탄화력발전소 이산화탄소 배출량 산정을 위한 연료분석법과 연속측정법의 특성

최현호,유호선,Choi, Hyun-Ho,Yoo, HoSeon 한국플랜트학회 2017 플랜트 저널 Vol.13 No.1

500 MW급 석탄화력발전소를 대상으로 연료분석법 및 연속측정법을 사용하여 이산화탄소 배출량을 산정하고 특성을 알아보았다. 연료분석법은 산정방법 중 배출량이 가장 낮게 산정되는 것을 확인하였다. 이는 순발열량이 낮게 분석되기 때문으로 저열량탄을 사용하는 경우 연료분석법을 활용하는 것이 유리하다. 또한 입하탄 보다 소비탄을 시료로 사용하였을 때 배출량이 낮게 산정되는 특성을 보인다. 하지만 차이는 2% 미만으로 미미하여, 분석 인력 및 장비가 한정된 현 여건에서는 입하탄을 연료분석에 사용하여도 적정하다고 판단된다. 연속측정법은 연료분석법 대비 배출량이 다소 높게 산정되지만 국내외 제시된 배출계수를 사용한 산정량보다 낮게 산정된다. 따라서 석탄 탄종 변화로 연료분석법에 의한 산정량이 증가할 경우, 유량 측정방법을 보완하여 사용한다면 배출량 산정 시 유리할 것이다. This study calculates carbon dioxide emissions using the fuel analysis and the continuous measurement from 500 MW-class coal-fired power plants and evaluates the characteristics of each method. The emissions calculation using fuel analysis was the lowest calculation among the emissions calculation methods. This is because of low net calorific value analysis. When using the low calorific coals, it is beneficial to utilize the fuel analysis. Also it showed the characteristics of the lower calculation emissions when used the as fired coals than the as received coals. However, the difference is negligible to less than 2%. As sample analysis personnel and equipment are limited in the present circumstances, it is also deemed appropriate to use the as received coals to fuel analysis. Continuous measurement showed somewhat higher emissions than the fuel analysis, and lower emissions than calculation method using domestic emission factors. Thus, if the calculated emission using fuel analysis increases with the coal type changes, it is beneficial to using modified flow rate measurement method.

사회기반시설(부식된 강구조물)의 안전도 평가에 관한 연구

최현호,서종원,강상혁,Choi. Hyun-Ho,Seo. Jong-Won,Kang. Sang-Hyeok 한국방재학회 2008 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2008 No.1

일반적으로 부식된 부재의 두께를 측정하는 데는 많은 불확실성이 존재하며, 부식의 진행정도에 따라 부재의 부식 두께는 측정 위치마다 다르므로, 기존의 신뢰성 해석 방법을 사용하여 모든 불확실성을 고려한 정량적인 안전도를 평가하는 것은 실질적으로 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 불확실 신뢰도 기법을 적용한 안전도 분석 절차를 제안하였으며, 효율성과 적용성을 검토하기 위하여 국내 공용중인 사장교에 적용하였다. 심하게 부식된 부재의 잔존 두께의 불확실성은 부식이 진행되는 정도에 따라 증가하므로 부재의 부식 두께를 불확실 정도로 표현되는 불확실 구간으로 표현하였으며, 기존의 신뢰성 기법과 불확실 신뢰도 기법의 비교를 수행하였다. 이러한 불확실 신뢰도 기법은 주관적이거나 조건부 독립에 대한 통계적 판단을 이용하여, 부식된 구조물의 안전도 평가나 위험도 평가를 하는 경우에 유용하여 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

멀티홉 셀룰러 네트워크에서 억제 및 우선순위 접속 제어기반의 이웃노드 탐색 프로토콜

최현호,Choi, Hyun-Ho 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.11

In multihop cellular network environments, the mobility of nodes is a major obstacle to find a reliable routing path between a mobile node (MN) and the access node (AN). Therefore, in this paper, we propose a fast and reliable neighbor discovery protocol that enables the fast and reliable neighbor discovery by considering the node mobility in the multihop cellular network. The proposed neighbor discovery protocol inhibits the transmission of unnecessary control messages to quickly find a suitable neighbor node (NN) and performs a priority-based access control to transmit control messages without collision in the order of NN desirable to be selected. Simulation results show that the proposed neighbor discovery protocol can discover the NNs faster than the conventional scheme and select a more reliable relay node although the number of neighbor nodes increases and the node mobility increases. 멀티홉 셀룰러 네트워크 환경에서 노드의 이동성은 이동 노드와 액세스 노드 사이에 안정적인 경로를 찾고 유지하는데 악영향을 미친다. 따라서 본 논문에서는 멀티홉 셀룰러 네트워크 환경에서 단말의 이동성을 고려하여 빠르고 신뢰할 수 있는 이웃노드 탐색 프로토콜을 제안한다. 제안하는 이웃노드 탐색 프로토콜은 적합한 이웃노드를 신속하게 찾기 위해 각 링크 간 품질을 비교하여 불필요한 제어 메시지의 송수신을 막고, 선택 가능성이 높은 이웃노드 순으로 충돌 없이 제어 메시지를 전달 할 수 있도록 우선순위 기반 접속 제어를 수행한다. 시뮬레이션 결과, 제안한 이웃노드 탐색 프로토콜은 기존 방식보다 빠른 시간 내에 이웃노드를 찾을 수 있으며, 검색해야 하는 이웃노드 수가 증가하거나 노드의 이동성이 증가함에도 불구하고 더 좋은 중계 노드를 선택할 수 있다.

무선 센서 네트워크에서 에너지 효율적인 데이터 중심 라우팅 알고리즘

최현호,Choi, Hyun-Ho 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.11

무선 센서 네트워크의 생존시간을 증가시키기 위하여 중계노드에서의 데이터 병합을 고려한 데이터 중심 라우팅이 필요하다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 센싱 정보의 수집 시간과 노드의 에너지 소비량 간의 트레이드 오프를 고려하여 에너지 소비를 최소화하면서도 빠른 시간 내에 센싱 정보를 수집하는 에너지 효율적인 데이터 중심 라우팅 알고리즘을 제안한다. 제안 하는 라우팅 방식은 먼저 전체 센서 노드 중에서 최대 거리가 최소화가 되도록 만드는 노드를 싱크 노드로 설정한다. 이후 빠른 정보 수집을 위하여 센서 노드와 싱크 노드 간 최대 거리의 증가를 최소화하면서 에너지 소비를 줄이기 위하여 노드간 연결 링크 비용을 최소화하는 방식으로 트리 구조를 확장해나간다. 시뮬레이션 결과, 제안하는 데이터 중심 라우팅 알고리즘은 짧은 정보 수집 시간과 낮은 에너지 소비량을 가지며, 이로 인하여 기존 라우팅 알고리즘 대비 높은 네트워크 에너지 효율을 달성한다. A data-centric routing protocol considering a data aggregation technique at relay nodes is required to increase the lifetime of wireless sensor networks. An energy-efficient data-centric routing algorithm is proposed by considering a tradeoff between acquisition time and energy consumption in the wireless sensor network. First, the proposed routing scheme decides the sink node among all sensor nodes in order to minimize the maximum distance between them. Then, the proposed routing extends its tree structure in a way to minimize the link cost between the connected nodes for reducing energy consumption while minimizing the maximum distance between sensor nodes and a sink node for rapid information gathering. Simulation results show that the proposed data-centric routing algorithm has short information acquisition time and low energy consumption; thus, it achieves high energy efficiency in the wireless sensor network compared to conventional routing algorithms.

무선전력 통신 네트워크에서 최적의 멀티홉 전송 방식

최현호,Choi, Hyun-Ho 한국정보통신학회 2022 한국정보통신학회논문지 Vol.26 No.11

In this paper, we propose an optimal multi-hop transmission scheme to maximize the end-to-end data rate from the source to the destination node in a wireless powered communication network. The frame structure for multi-hop transmission is presented to transmit multi-hop data while harvesting energy. Then, the transmission time of each node that maximizes the end-to-end transmission rate is determined through mathematical analysis in consideration of different harvested energy and link quality among nodes. We derive an optimization problem through system modeling of the considered wireless powered multi-hop transmission, and prove that there is a global optimal solution by verifying the convexity of this optimization problem. This analysis facilitates to find the optimal solution of the considered optimization problem. The proposed optimal multi-hop transmission scheme maximizes the end-to-end rate by allocating the transmission time for each node that equalizes the transmission rates of all links.

밀집 무선랜 환경에서 적응적 충돌 검출 기반의 분산 매체접속제어 프로토콜

최현호,Choi, Hyun-Ho 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.12

Recently dense wireless local area networks (WLANs) emerge as the number of WLAN cells and stations increases. In such dense WLAN environment, this paper proposes a new distributed medium access control (MAC) protocol. The proposed MAC protocol extends the previous CSMA with collision resolution (CSMA/CR) that uses a single collision detection (CD) phase and employs multiple CD phases to resolve more collisions. It checks the collision detection in each CD phase and stops the CD phase if consecutive non-detected CD phases occur more than the threshold. Therefore, the proposed protocol can control the number of CD phases adaptively according to the number of accessing stations and increase the probability of collision resolution while decreasing the packet overhead. The simulation results show that the proposed adaptive CSMA/CR protocol employs a variable number of CD phases according to the number of stations and achieves a greater throughput than the previous CSMA/CR protocol using the fixed number of CD phases. 최근 꾸준히 증가하는 무선랜 셀 및 단말의 증가로 제한된 공간 내에 매우 많은 무선랜 접속이 발생하는 밀집 무선랜 환경이 도래하고 있다. 본 논문은 이러한 밀집 무선랜 환경에서 수많은 단말의 접속으로 인한 기존 매체접속제어 프로토콜의 성능 저하를 막기 위하여 새로운 분산 매체접속제어 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 하나의 collision detection (CD) 단계만을 사용하는 기존 carrier sense multiple access with collision resolution (CSMA/CR) 프로토콜을 확장하여 여러 개의 CD 단계를 사용하여 높은 확률로 충돌을 해소한다. 각 CD 단계마다 충돌 검출 여부를 확인하는데 충돌이 검출되지 않은 CD 단계가 연속적으로 발생하여 임계치를 넘으면 CD 단계를 멈추는 방식으로 동작한다. 따라서 제안 방안은 접속하는 단말 수에 따라 적응적으로 CD 단계의 개수를 조절하여 다수의 CD 단계의 사용에 의한 전송 오버헤드를 줄이면서 충돌 해결 확률을 높일 수 있다. 모의실험 결과 제안하는 적응형 CSMA/CR 프로토콜은 단말 수에 따라 가변적으로 CD 단계를 운영하며 고정 개수의 CD 단계를 사용하는 기존 CSMA/CR 프로토콜보다 향상된 처리율을 보여준다.

이동 애드혹 네트워크에서 생존시간 최대화를 위한 전력절감과 라우팅 결합 알고리즘

최현호,Choi, Hyun-Ho 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.12

In mobile ad hoc networks (MANET), power-saving technology of mobile nodes is divided into transmit power control (TPC), power-saving mode (PSM), and routing. TPC and PSM are operated in physical layer but the routing is managed in network layer, so the design of a joint algorithm is needed to provide better performance. Therefore, in this paper, we propose a joint power-saving and routing algorithm for maximizing the network lifetime while satisfying the end-to-end data rate in ad hoc networks. The proposed algorithm first applies the TPC or PSM to reduce the power consumption of mobile nodes and then performs the routing by considering the decided node lifetime in order to maximize the path lifetime. Simulation results show that the proposed algorithm maximize the lifetime while satisfying the required rate according to the number of mobile nodes and the level of interference. 이동 애드혹 네트워크에서 단말의 전력절감과 관련된 기술은 송신전력제어(transmit power control; TPC), 전력절감모드(power-saving mode; PSM), 라우팅(routing)으로 나뉠 수 있다. TPC와 PSM은 주로 하위 물리 및 데이터링크 계층에서 담당하는 반면 라우팅은 상위 네트워크 계층에서 담당하므로 이들 알고리즘들이 하나의 목적을 위해 보다 나은 성능을 제공하기 위해서는 통합된 관점에서의 알고리즘 설계가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 애드혹 네트워크에서 주어진 종단간 전송률을 만족시키면서 전송 경로의 생존시간을 최대화하는 것을 목적으로 전력절감과 라우팅의 결합 알고리즘을 제안한다. 제안 방안은 먼저 단말의 송신전력을 줄이기 위하여 TPC 또는 PSM을 적용하여 개별 단말의 생존시간을 증가시키고, 이후 결정된 노드 생존시간을 고려하여 라우팅을 수행함으로써 멀티홉 전체 경로의 생존시간을 극대화한다. 시뮬레이션 결과 제안방식은 네트워크의 단말 수 및 간섭량의 변화에 따라 요구 전송률을 만족시키면서 생존시간을 극대화시킨다.

무선전력 통신 네트워크에서 공평성 향상을 위한 우선순위 기반 랜덤 접속 제어

최현호,Choi, Hyun-Ho 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.1

단말의 수가 증가하고 사물 인터넷 환경이 분산화 됨에 따라 랜덤 접속 기반의 무선전력 통신 네트워크에 관한 연구가 필요하다. 랜덤 접속 기반 무선전력 통신 네트워크에서 단말은 주어진 프레임 내에서 늦게 접속할수록 전송 전에 더 많은 에너지를 하베스팅하여 더 높은 파워로 송신할 수 있기 때문에 접속 성공시 더 높은 처리율을 얻을 수 있다. 이러한 특성에 기반하여 제안하는 랜덤 접속 제어 프로토콜은 채널 값에 따라 단말에게 우선순위를 부여하고 우선순위에 따라 랜덤 슬롯을 구분함으로써 접속점과의 근거리 단말이 원거리 단말보다 먼저 접속하게 만든다. 이를 통하여 근거리 단말의 처리율을 낮추고 원거리 단말의 처리율을 높이는 방식으로 이중 원근 문제를 완화시키고 사용자 공평성을 향상시킨다. 수학적 분석 및 모의실험 결과 제안 접속 제어 방식은 우선순위 레벨에 따라 채널 처리율 및 사용자 공평성 성능을 향상시킨다. As Internet of things with a large number of nodes emerges, wireless-power communication networks (WPCN) based on a random access protocol needs to be investigated. In the random access-based WPCN, a terminal accessing later in given random access (RA) slots can harvest more energy before transmission and thus can transmit data with higher power and achieve higher throughput if the access is successful. On the basis of this property, the proposed random access control protocol gives the terminals priority and distinguishes the RA slots according to the priority level, so that a near terminal with access point allows to access preferentially other than a remote terminal. This operation decreases the throughput of near terminal and increases the throughput of remote terminal, and then, the doubly near-far problem in WPCN is resolved and the user fairness is improved. Results show that the proposed random access control improves both channel throughput and user fairness according to the priority level.