시공간 데이터베이스의 다차원 선택도 추정을 위한 웨이블릿 기반 히스토그램

권정민 충북대학교 교육대학원 2006 국내석사

재외동포 학습자를 위한 한국어 문화어휘 선정 및 활용 방안 연구

권정민 경희사이버대학교 문화창조대학원 2023 국내석사

본 연구는 재외동포 학습자를 위한 문화 교육의 기초를 마련하기 위해 문화어휘를 선정하고 이를 토대로 문화어휘 활용 방안을 제시하였다. 재외동포 아동 청소년 학습자들의 문화 교육은 의사소통을 넘어서 자신들의 정체성과도 직접적으로 관련되어 있으므로 문화를 바탕으로 둔 연구는 여전히 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 문화 교육의 기반이라고 할 수 있는 문화어휘를 체계적으로 선정하고 이를 바탕으로 활용 방안을 제시하였다. 1장에서는 재외동포를 위한 문화어휘 구축에 대한 필요성과 목적을 설명하고 문화어휘 설정과 관련한 연구 절차와 내용을 기술하였다. 본 연구를 위한 논의의 바탕을 마련하고자 선행연구에서는 재외동포를 위한 한국어 문화 교육의 현황과 교재 개발에 관한 전반적인 흐름과 문화어휘 관련 연구를 함께 살펴보았다. 또한 본 연구에서는 선정된 교재의 문화 텍스트를 분석하고 핵심어 추출을 위해 언어 네트워크와 관련한 연구도 함께 검토하였다. 2장에서는 어휘 선정의 기반을 마련하기 위해 문화 교육 배경의 연구를 다섯 가지 측면에서 살펴보았다. 첫 번째는 재외동포 학습자를 위한 문화 교육의 목표를 알아보았다. 그동안 재외동포 학습자를 위한 문화 교육의 목표는 정체성을 바탕으로 문화적인 역량을 기르면서 한국 이해를 바탕으로 제시되었다. 본 연구에서는 더 넓은 관점으로 문화 목표를 설정하기 위해 「국제 통용 한국어 표준 교육과정(2017)」의 교육의 목표를 검토하였다. 이를 바탕으로 재외동포 학습자를 위한 문화 교육의 목표를 전통문화와 현대문화를 이해하면서 상호문화적인 관점을 포함할 수 있도록 재설정하였다. 두 번째는 문화어휘의 개념을 설정하였다. 문화어휘의 개념과 분류가 학자마다 다양하게 정의되고 있기 때문에 이들의 공통된 견해를 정리하여 재외동포 학습자에게 적합한 문화어휘의 개념을 다시 기술하였다. 세 번째는 문화어휘 선정을 위한 분류 항목을 설정하여 본 연구의 기초를 마련하였다. 선행연구의 분류 기준에 맞추어서 6개의 대분류와 그 아래에 28개의 하위 분류를 두어 그 과정을 상세화하였다. 네 번째로는 문화어휘의 수업 방안을 모색하기 위해 교육의 원리를 검토하였다. 재외동포 학습자를 위한 교수 방안은 학습자의 동기 부여를 높이고 흥미를 자극하면서 협동적인 수업으로 유도할 수 있도록 설정하였다. 다섯 번째로는 언어 네트워크에 대해서 알아보았으며 중심성 분석에 대한 원리와 개념을 검토하였다. 이러한 원리를 바탕으로 문화어휘의 선정 기준을 파악하고 이를 3장에서 구체화하였다. 3장에서는 선정 절차를 도식화하여 최종 문화어휘 도출 과정을 기술하였다. 문화어휘 선정을 위한 방법으로는 객관적인 방법과 주관적인 방법의 장점을 고려한 절충적인 방법으로 문화어휘를 선정하였다. 객관적인 방법으로는 교재의 중복 출현도와 선행연구에서 선출된 문화어휘와의 교차 분석 그리고 중심성 분석을 활용하여 통합교재의 주요 핵심 어휘를 추출하였다. 그리고 주관적인 방법으로는 한글학교 교사들의 선호도 조사와 연구자의 어휘 첨삭 기준에 관한 과정을 기술하였다. 4장에서는 선정된 문화어휘 총 578개의 결과를 항목별, 주제별로 제시하였다. 5장에서는 선정된 어휘를 바탕으로 중심성 분석에서 나타난 핵심어의 단어 쌍을 활용하여 마인드맵, 핵심어를 중심으로 문장 만들기 그리고 초성 게임 활동을 제시하였다. The purpose of this study is to prepare cultural vocabulary for integrated Korean education and to suggest methods of teaching way for overseas Korean heritage learners. Through this, students can learn about Korean culture that basis on learning Korean as well as understand the connoted cultural knowledge through cultural vocabulary. In Chapter 1, through the preceding studies, the purpose and necessity of the study were suggested and described it. Chapter 2 provides the basics for discussing cultural vocabulary for Korean heritage learners. In Chapter 3, the textbook for Korean heritage learners was analyzed with the procedure of the cultural vocabulary list. In this study, cultural vocabulary was selected in an eclectic way that can be united by both objective and subjective methods. In Chapter 4, a total of 578 selected cultural vocabularies were presented by item and subject. In Chapter 5, based on the selected vocabulary, activities such as mind map, sentence making based on the keyword, and initial consonant game were presented using the word pairs of the keyword shown in the centrality analysis. Although there have been many studies on cultural education, not many studies were discussing cultural vocabulary for Korean heritage learners. This study is meaningful to set the cultural vocabulary for integrated Korean learning and examined various methods of utilizing Language networks for Korean heritage learners.

생분해성 고분자와 초임계 유체 혼합물의 고압 상거동

권정민 서울대학교 대학원 2015 국내박사

지구 온난화와 같은 여러 환경문제로 인해 최근의 연구는 친환경적인 부분에 비중을 두고 진행하는 경우가 많다. 특히, 그런 여러 연구들 중 생분해성 고분자를 이용하여 이산화탄소 배출을 절감하는 것은 환경문제를 완화하는 중요한 한 방법으로 고려되고 있으며 실제로 의약, 자동차 등 각종 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 생분해성 고분자들 중 Poly lactic acid와 Polycaprolactone을 중점적으로 다루고, 이 고분자들을 디클로로메탄과 이산화탄소를 용매로 하여 다양한 온도, 압력, 조성 조건에서의 고압 다성분계 상거동을 가변 부피 실험 장치(VVVC)로 측정하였다. 실제 다수 화학 공정에서 초임계 유체 기술을 접목시킨 생분해성 고분자의 제조 및 정제를 통해 각종 제품이 생산되고 있으나 이 공정들의 최적화된 설계를 위한 열역학적 모델링의 시도가 부족했다. 이 문제를 해소하기 위해, 기존에 발표된 Peng-Robinson 상태방정식과 SAFT가 결합된 형태인 Hybrid 상태방정식을 이용하여 상거동 데이터를 모델링했다. 그리고 회합한다는 근거가 부족한 용매들이 시스템에 포함되어 있는 경우는 용매가 자체적인 회합을 일으킨다는 기존 hybrid 상태방정식의 가정과 대비되기 때문에 그 항을 계산에 고려하지 않는 것이 더 타당하다고 판단했다. 그래서 기존 Hybrid 상태방정식의 회합효과를 제외하는 형태로 계산 방식을 변화시켰다. 또 용매의 순수 파라미터의 경우 물성 데이터를 통해 추산하는 형태로 최적화되었는데 이 과정이 계산 시간을 증가시켰기 때문에 해당 파라미터들을 이 방식이 아닌 TC, PC 등 임계상수를 이용하여 계산하는 식을 활용하여 hybrid 상태방정식에 적용시켰다. 앞서 논의한 방법들을 적용하여 본 연구의 실험데이터들을 사용하여 계산한 결과 기존 결과와 큰 차이를 보이지 않았으며 계산 시간이 많이 단축되는 개선효과를 얻을 수 있었다.

정상체중 아동과 중등도이상 비만아동의 건강통제소재, 여가활동및 사회성에 관한 연구

권정민 고려대학교 교육대학원 2007 국내석사

본 논문의 목적은 초등학교 고학년 정상체중아동과 비만아동의 건강통제소재와 여가활동양상 및 사회성 간의 관계를 알아봄으로써 아동들이 즐겁고 조화로운 학교생활을 할 수 있도록 하는데 기초자료를 제공하고자 하였다. 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 경북의 소도시를 포함하여 서울, 경기, 대구, 울산, 부산지역의 10개 초등학교 고학년(5,6학년) 정상체중아동, 중등도이상 비만아동들을 대상으로 실시하였고, 질문지 중 정상190부, 비만190부를 연구대상으로 채택하였으며, 조사는 4주간에 걸쳐 실시하였다. 질문지를 통한 수집된 자료는 SPSS를 활용하여 T-test와 피어슨 상관(Pearson''s r) 분석을 실시한 결과 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 초등학교 고학년 아동의 비만유무가 내적, 우연 및 타인의존 성향 건강통제소재에서 어떠한 차이를 보이는지 살펴 본 결과, 내적성향과 타인의존성향 건강통제소재는 정상집단이 비만집단에 비해 유의미하게 높은 반면, 우연성향 건강통제에서는 집단간의 유의미한 상관이 보이지 않았다. 이는 정상집단은 자신의 건강에 대한 관심이 비만집단에 비해 높다고 볼 수 있으며 그 건강유지를 하는 통제력 또한 높다고 해석할 수 있다. 둘째, 초등학교 고학년 아동의 비만유무가 아동들이 선호하는 여가활동양상에서 어떠한 차이를 보이는지 살펴본 결과, 비만유무에 따라 여가활동 중 건강 및 스포츠활동, 봉사 및 종교활동에서 통계적으로 유의미함을 알 수 있다. 건강 및 스포츠활동은 정상집단에서 많이 하고, 봉사 및 종교활동은 비만집단에서 많이 하는 것으로 나타났다. 이는 정상집단이 신체적활동이 많이 요구되는 여가활동으로 인해 비만집단에 비해 체중조절이 된다고 보여지며, 봉사 및 종교활동은 동생돌보기, 부모님 일손돕기와 같이 비교적 신체활동이 적어 체중이 많이 나가는 비만집단에서 유의미한 상관이 나온 것으로 보여진다. 셋째, 초등학교 고학년 아동의 비만유무가 사회성의 8가지 하위영역에서 어떠한 차이를 보이는지 살펴보면, 사회성의 하위영역 중에서 사교성, 지도성, 활동성, 예절성에서 정상집단에서 높게 나타났으며 나머지 영역에서는 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 넷째, 초등학교 고학년 아동의 비만유무에 따른 내적, 우연 및 타인의존성향 건강통제소재와 여가활동양상간의 상관을 살펴보면, 정상체중집단의 경우 타인의존성향이 높을수록 봉사 및 종교활동을 많이 하는 것으로 나타났으며, 비만집단의 경우에는 내적성향이 낮을수록 오락 및 사교활동을 많이 하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 여가활동의 내용과 건강에 대한 자신의 생각에 따라서 비만의 정도가 증가할 수도 있다는 사실을 알 수 있다. 다섯째, 초등학교 고학년 아동의 비만유무에 따른 여가활동양상과 사회성의 8가지 하위영역간의 상관은 정상체중 집단에서는 건강 및 스포츠활동은 사교성, 지도성과 유의미한 상관이 있는 것으로 나타났으며, 취미 및 교양활동은 안정성, 자율성, 근면성에서 유의미한 것으로 나타났다. 오락 및 사교활동은 사교성, 봉사 및 종교활동은 지도성에서 유의미한 것으로 났다. 비만집단에서는 건강 및 스포츠활동은 지도성과 활동성에서 유의미한 상관을 보였으며, 오락 및 사교활동은 근면성과 유의미한 상관이 있고, 봉사 및 종교활동은 지도성과 활동성과 유의미한 상관이 있는 것으로 나타났다. 이 결과를 통해 사회성과 여가활동은 많은 부분 상관을 가지고 있다는 것을 알 수 있다. 아동들의 선호하는 여가활동의 유형에 따라 상관되어지는 사회성의 하위영역들이 달라짐을 알 수 있고, 이는 정상집단과 비만집단 모두에서 나타나고 있다. 여섯째, 마지막으로 초등학교 고학년 아동의 비만유무에 따른 내적, 우연 및 타인의존성향 건강통제소재와 사회성의 8가지 하위영역간의 상관은 정상집단에서는 활동성과 근면성을 제외한 사회성의 6가지 하위영역에서 건강통제소재와 유의미한 상관이 있는 것으로 나타났다. 비만집단에서는 지도성을 제외한 사회성의 7가지 하위영역에서 건강통제소재와 유의미한 상관이 있는 것으로 나타났다. 정상집단과 비만집단 모두에서 내적성향과 관련하여 사회성의 각 영역들이 대부분 부적상관을 가지는 것을 볼 때 아동이 자신에 대한 자신감이나 믿음이 강한 경우에는 집단내의 조화로운 관계 속에서 발달되는 사회성이 낮게 나타남을 알 수 있다. 이는 사회성은 자신을 내세우기 보다는 개개인이 모여 집단을 구성하면서 발달해 가는 것으로 아동지도에 유의해야 함을 알려주고 있다.

Implementation of chemical exchange-dependent saturation transfer (CEST) and T1rho MRI at high field

권정민 서울대학교 대학원 2014 국내석사

Introduction: Rheumatoid arthritis (RA) is a public health problem that involves the disorder of articular cartilage. It has been reported that the loss of glycosaminoglycan (GAG) in cartilage is a signal of early RA onset. The macromolecules such as GAGs have much shorter TE and are not able to be identified using conventional MR Imaging techniques. In order to monitor GAGs concentration change in vivo, novel quantitative techniques such as T1rho mapping, gagCEST provide direct and indirect assessments of cartilage composition. Methods: With the purpose of setting up the CEST sequences, phantom and in-vivo scans were performed. The MR signals under saturation pulse at different frequencies were fit into a smooth CEST “z-spectrum” and MTR asymmetry curve were calculated. A pulse sequence consisting of T1rho-prepped, FSE image acquisition. Multiple TSL(spin lock time; 10, 30, 50, 70, 100, 120 ms) were used to construct a T1rho relaxation map in the both phantom(a swine patella ex-vivo) and male wistar rat in the knee joint in-vivo. Results: High MTRasym (1.0 ppm) values reflect the GAGs contents in both swine patella phantom and cartilage in rat knee in-vivo. The quantitation of gagCEST MRI is based on the asymmetry in the CEST spectrum curve around 1.0 ppm and its reference frequency -1.0 ppm. The experiments attempt to explain how molecular properties of model tissue systems influence proton relaxation in the rotating frame and how they may be employed to generate useful contrast in images. The experiments will emphasize quantitative measurements of spin-lattice relaxation in the rotating frame. Conclusions: CEST MRI and T1rho image as a molecular imaging technique was developed to detect the in-vivo MMs protons, which cannot be assessed by the traditional MRI methods. In this study, CEST and T1rho MRI was performed in swine patella phantoms and rats in-vivo to set up the MR imaging procedures and test its performance in finding macromolecules. Based on these preliminary results, we can get meaningful 9.4T gagCEST and T1rho cartilage images. And the ability of other MMs zones potential remains such as Alzheimer’s disease, and tumors. 서론: 관절의 장애를 가지는 관절염은 공공 보건에서 큰 어려움으로 여겨진다. 이런 관절염의 초기 증세로서 관절안의 glycosaminoglycan (GAG) 양이 감소되는 것이 보고되었다. 이런 GAG와 같은 고분자는 TE가 매우 짧고 일반적인 MR 영상 기법으로는 발견하기 어렵다. 생체 내에서 GAG와 같은 고분자 량의 변화를 관찰하기 위하여, T1rho 맵과 gagCEST는 직접 또는 간접적인 관절 성분 측정 MR 영상 기법이다. 방법: gagCEST와 T1rho 펄스 시퀀스 실험은 팬텀과 동물 생체 실험으로 실시했다. gagCEST의 경우 다양한 주파수의 포화 펄스로 CEST “z-spectrum”과 MTRasym을 계산하였다. T1rho의 경우는 일반적인 FSE 펄스 시퀀스 앞 부분에 스핀 고정 펄스를 연결하였다. 이 스핀 고정 부분의 시간(TSL : spin lock time)을 10, 30, 50, 70, 100, 120 ms으로 바꿔서 돼지 관절, 생체 랫 무릎 관절 영상을 얻었다. 이렇게 얻은 영상으로 T1rho 맵 영상을 구했다. 결과: gagCEST의 경우 돼지 관절 팬텀과 생체 랫 무릎 관절 모두 MTRasym = 1.0 ppm일 경우 가장 높은 값을 나타냈다. gagCEST의 정량화는 이 CEST 스펙트럼이 1.0 ppm일 때를 기반으로 한다. 그리고 T1rho 영상의 경우 일반적인 T1 강조영상, T2 강조영상보다 관절 부위의 신호 대 잡음비 (SNR : signal to noise ratio)가 더 높고, T1rho 맵 영상을 통해서 고분자의 정량화를 분명히 보여준다. 결론: gagCEST와 T1rho 펄스 시퀀스는 일반적은 MRI 영상 기법으로는 분석하기 어려운 생체 내 고분자를 영상화 하기 위해 만들어진 방법이다. 본 연구를 통해서, 돼지 관절 팬텀과 랫의 생체 내 무릎 관절을 CEST와 T1rho 영상 기법을 이용하여 실험을 수행했다. 그리고 실험 결과를 통하여, 고자장 (9.4T) MRI에서 gagCEST와 T1rho 기법을 이용하여 의미 있는 관절 영상을 얻었다. 추후 알츠하이머병, 암과 같은 다른 고분자 영역 질병에도 적용할 수 있는 가능성을 확인했다.

SAM 과 PEDOT:PSS layers을 이용한 Schottky Diode 의 Ohmic Contact 향상에 관한 연구

권정민 성균관대학교 일반대학원 2010 국내석사

본 연구에서 우리는 ink-jet 공정으로 6,13-bis(triisopropyl-silylethynyl) pentacene (TIPS-pentacene)를 print 하여 organic schottky diode를 제작하였다. 또한 reference 용 shottky diode 는 pentacene를 증착하여 제작하였으며, 2,3,4,5,6-pentafluorobenzenethiol 의 self-assembled monolayer (SAM) 혹은 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) layer를 Au 와 pentacene 사이에 삽입함으로 ohmic contact 에 변화를 주었다. 이들 schottky diode 는 모두 flexible 한 polyethersulfone(PES)를 기판으로 사용하였다. 본 연구진은 이들의 특성 분석을 위해, active layer 표면의 물리적 특성 측정과 함께 schottky diode의 전기적 특성을 측정하였다. 이들 측정을 통해서, ohmic contact 의 향상을 분석하였으며, 용액공정을 사용한 schottky diode 의 특성 또한 분석하였다.

정보저장기기용 초정밀 회전체의 회전유동 가진 해석 및 유체베어링 설계

권정민 成均館大學校 大學院 2004 국내석사

As functional requirement of massive digital information storage devices are on a trend for the higher data transfer rate and lower cost, many different technical efforts are being tested and implemented in the industry. High speed rotating airflow inside a HDD chamber causes sub-micron scale disk vibration that could generate significant TMR problems in most of current HDD products. Many publications are presented for the reduction of airflow excitation. One of the most effective methods widely adopted in high-end HDD products is Squeeze Air Bearing Plate (SABP). However, because of its tight assembly clearance between the damper and disk, this method could not be easily implemented in volume production. This article presents a disk damper design that is modified to be feasible for volume production by virtue of a new airflow modeling method On the other side FDB(Fluid Dynamic Bearing) is one of the major breakthroughs in rotor design in terms of TMR budget. Although FDB analysis based on Reynolds' equation is well established and popularly being used for FDB design especially for the estimation of bearing stiffness, there are obvious limitations in the approach due to the inherent assumptions. A generalized analysis tool employing the full Navier-Stokes equation and the energy balance is to be beneficial for detailed FDB design. In this publication, an efficient geometry modeling method is presented that provides fully integrated inputs for general FVM/FDM codes. By virtue of the flexibility of the presented method, many different detailed FDB design and analysis are carried over with ease.

Wavepath analysis and strategies for waveform inversion in the laplace domain

권정민 서울대학교 대학원 2017 국내박사

Laplace-domain waveform inversion (WI) is a technique for estimating long wavelength velocity models. The velocity model, estimated by Laplace-domain WI, is used as an initial velocity model for techniques such as frequency-domain and time-domain waveform inversion. These techniques are then used to develop high resolution velocity models used in subsurface imaging. Since frequency-domain and time-domain waveform inversion are sensitive to the initial velocity model, model resolution of Laplace-domain WI is an important factor in the overall velocity-estimation process. In addition, since the cost for obtaining the wavefield of the Laplace domain is large, it is necessary to improve the convergence rate and efficiency of Laplace-domain WI. Previous Laplace-domain WI studies have shown difficulty in analyzing model resolution and convergence rate due to insufficient understanding of the wavepath and its role in representing the relationship between the model parameters and seismic data. This study investigates the characteristics of the wavepath in the Laplace domain which have not been clarified in previous research. Through this study, we implement convergence rate, model resolution, and efficiency analysis for Laplace-domain inversion. By introducing the attenuation constant, which can be considered a Laplace constant in the spatial domain, we prove that the wavepath of the Laplace domain is a real exponential basis with the product of the attenuation constant vector and the position vector as an exponent. We also prove that the attenuation constant vector is a function of both the Laplace constant and the incident angle. From the numerical example, it can be confirmed that the attenuation constant depends on both the Laplace constant and the incident angle. In addition, this study shows that it is reasonable to apply the Gauss-Newton method to Laplace-domain WI for fast convergence. The wavepath of the Laplace domain is a real exponential function, which has a large condition number. The numerical example of the BP benchmark model demonstrates the effectiveness of the Gauss-Newton method in this Laplace-domain WI algorithm. We also prove that a wide range of incident angles is essential to obtain a high resolution model through Laplace-domain inversion. The relationship between the model resolution and the incident angle range explains why the model resolution decreases as the offset-depth ratio increases. Also, horizontal and vertical resolution changes, depending on the exploration environment, can be predicted. Finally, we propose an efficient Laplace constant selection strategy to improve the efficiency of Laplace domain inversion. The Laplace constants selected through the proposed method improve efficiency by maintaining continuity of the range of attenuation constants and by minimizing unnecessary repetition of attenuation constants. From the numerical example, it can be seen that the proposed Laplace constant selection strategy yields superior results in terms of both efficiency and accuracy, compared with the strategy of choosing Laplace constants at fixed intervals. This applies for both the simple-model and complex-model case, such as the SEG/EAGE salt dome model. 라플라스 영역 파형역산 알고리즘은 장파장 탄성파 속도 모델 추정 기술로서, 주파수 영역 및 시간 영역 파형역산과 같은 고해상도 속도 모델 추정 기술에 초기 속도 모델을 제공하는 용도로 사용된다. 주파수 영역 및 시간 영역 파형역산은 초기 속도 모델에 대단히 민감하기 때문에, 라플라스 영역 파형역산의 정확성은 전체 속도 모델 추정 과정에 있어서 대단히 중요한 요소이다. 또한 라플라스 파형역산에서 사용되는 라플라스 영역 파동장은 얻는 과정에서 많은 비용을 요구하기 때문에, 기술의 경제성 측면에서 라플라스 파형역산의 수렴속도 및 효율성은 역산 과정의 성패를 가르는 중요한 요소이다. 그러나 기존의 라플라스 파형역산에 대한 연구들에서는 모델 파라미터와 자료간의 관계를 나타내는 파동경로(wavepath)에 대한 고찰이 불충분한 관계로 모델 해상도 및 수렴속도 분석을 수행하는 데 어려움이 있었다. 본 연구는 기존의 연구에서 밝히지 못하였던 라플라스 영역의 파동경로의 성질을 규명하고, 이를 통해 기존의 연구에서 제대로 수행하지 못하였던 라플라스 영역 파형역산에 대한 수렴속도 및 모델 해상도, 그리고 효율성 분석을 수행한다. 먼저 공간 영역에 대한 라플라스 상수라 할 수 있는 감쇠 상수(attenuation constant)라는 개념을 도입함으로써 라플라스 영역의 파동경로가 근사적으로 감쇠 상수 벡터와 공간 벡터의 곱을 지수로 하는 실 지수함수 기저임을 증명한다. 이에 더하여 본 연구는 라플라스 영역의 파동 경로가 큰 조건수를 가지는 실 지수함수인 것을 통해, 빠른 수렴속도를 위해서는 라플라스 영역 파형역산에 가우스뉴턴법을 적용하는 것이 합리적임을 밝힌다. BP 벤치마크 모델의 수치 예제는 이러한 라플라스 영역 파형역산 알고리즘에서 가우스뉴턴법이 가지는 효용성을 증명해준다. 그리고 감쇠 상수 벡터가 라플라스 상수와 파의 입사 각도에 대한 함수임을 증명함으로써, 라플라스 영역 파형역산을 통해 높은 해상도의 모델을 얻기 위해서는 넓은 범위의 입사 각도가 필수적임을 밝힌다. 이러한 모델 해상도와 입사 각도 범위와의 관계는 오프셋-심도비(offset-depth ratio)가 증가함에 따라 모델 해상도가 낮아지는 이유를 설명해주며, 탐사환경에 따른 수평 및 수직 해상도의 변화 역시 예측할 수 있게 한다. 마지막 본 연구는 라플라스 영역 파형역산의 효율성을 향상시키는 방법으로 효율적인 라플라스 상수 선택 전략을 제안한다. 본 연구에서 제안하는 방법을 통해 선택된 라플라스 상수는 감쇠상수의 범위의 연속성을 유지시킴으로써 모델 해상도를 보장하며, 감쇠상수의 불필요한 중복을 최소화함으로써 효율성을 향상시킨다. 수치 예제로부터 제안된 라플라스 상수 선택 전략이 기존 연구에서 쓰여왔던 등간격으로 라플라스 상수 선택하는 전략에 비해 효율성 및 정확성의 두 가지 측면에서 월등한 결과를 산출해 내는 것을 확인할 수 있다.

Approximate strategies for data recovery and transmission in unstable communication networks

권정민 이화여자대학교 2024 국내박사

As Artificial Intelligence (AI) is expected to be integrated into sixth-generation (6G) core technologies, the management and transmission of a massive volume of data are becoming increasingly crucial. These changes are characterized by a significant increase in data, encompassing Machine Learning (ML) models distributed among numerous devices, underscoring the importance of data in interconnected, data-driven environments. Therefore, guaranteeing data reliability and reducing the impact of network instability on data delivery becomes crucial. In environments with changing network conditions, the complete data delivery and recovery have been an ultimate goal. However, a manageable amount of data loss is acceptable for error-tolerant applications or AI model training without significant effects on user experience. This indicates that perfect data delivery and recovery methods for such data could actually lead to inefficient use of network resources. Therefore, a new shift is necessary towards transmission methods that enhance network resource efficiency and ensure uninterrupted service, aligned with the fundamental characteristics of data. To design a resilient and efficient network, we must address several critical issues, which are data loss incurred by network instability, network congestion from multiple users, and ensuring network efficiency. Addressing these issues requires novel data transmission strategies in communication networks. To overcome data loss, we propose a parameter transferred irreducible Long Short-Term Memory (LSTM) algorithm to accurately impute the missing values. For a network congestion problem, we propose a method that leverages Network Coding (NC) by recovering lost packets through other packets without the need for retransmissions, thereby preventing network congestion and enabling the establishment of a reliable network. For network efficiency, we extend NC to include low-rank approximation, addressing the all-or-nothing challenge that often requires extra packet transmissions in traditional NC scenarios. This modification optimizes not only the transmission process for improved efficiency but also reduces the computational complexity of the NC decoding process. We use this algorithm to integrate with federated learning, proposing a solution that mitigates learning delays and performance degradation due to packet loss in both directions of communication during the local model training process. To validate the enhanced performance of our proposed algorithms, we assess them across diverse real-world and synthetic datasets. It is demonstrated that our algorithms outperform the current advanced methods in addressing key challenges such as missing data, network congestion, network efficiency. Additionally, these proposed algorithms show effective results against the specific performance metrics of each application, a critical factor in developing resilient and efficient networks. 인공지능이 6세대 통신의 핵심 기술에 통합될 것으로 예상됨에 따라, 대량의 데이터 관리와 전송의 역할이 커지고 있다. 기계 학습 모델을 포함해 다양한 데이터의 양이 급격히 증가하고 있으며, 이는 데이터의 중요성을 더욱 강조하고 있다. 이에 따라, 불안정한 네트워크가 데이터 전송에 끼치는 영향을 줄이고 데이터 신뢰성을 유지하는 것이 필요하다. 기존 연구에서는 불안정한 네트워크 환경에서 완벽한 데이터 전송 및 복구를 궁극적 목표로 삼았다. 그러나 오류에 강인한 애플리케이션이나 인공지능 모델 학습의 경우, 사용자 경험에 큰 영향을 주지 않는 범위 내에서 일정량의 데이터 손실이 허용되기 때문에 완벽한 데이터 전송 및 복구 방식이 오히려 네트워크 자원을 비효율적으로 사용하게 만들 수 있음을 시사한다. 따라서, 완벽한 통신 방법을 추구하기보다는 네트워크 리소스의 효율성을 향상시키고 중단 없는 서비스를 보장함으로써 데이터의 기본적인 특성에 맞는 신뢰할 수 있는 새로운 전송 방식으로 전환하는 것이 필요하다. 탄력적이고 효율적인 네트워크를 설계하기 위해서는 네트워크 불안정성으로 인한 데이터 손실, 다수 사용자로 인한 네트워크 혼잡, 네트워크 효율성을 보장하는 여러 중요한 문제를 해결해야 한다. 데이터 손실을 극복하기 위해, 본 학위 논문에서는 누락된 값을 높은 정확도로 대체할 수 있는 파라미터 전송 LSTM 알고리즘을 제안한다. 네트워크 혼잡 문제에 대해서는, 다른 패킷을 통해 분실된 패킷을 복구함으로써 재전송의 필요성 없이 네트워크 혼잡을 방지하고 신뢰할 수 있는 네트워크를 구축할 수 있는 네트워크 코딩을 활용하는 방법을 제안한다. 마지막으로 네트워크 효율성을 향상시키기 위해, 본 학위 논문에서는 전통적인 네트워크 코딩 시나리오에서 발생하는 ``All-or-Nothing'' 문제를 해결하기 위해 네트워크 코딩 기법에 저순위 근사법(low-rank approximation)을 결합한 새로운 데이터 전송 방법을 제안한다. 본 학위 논문에서는 제안한 알고리즘의 성능 향상을 검증하기 위해 다양한 실제 및 합성 데이터셋을 통해 성능을 평가하였다. 다양한 실험을 통하여 제안한 알고리즘이 데이터 전가, 네트워크 혼잡, 네트워크 효율성 측면에서 최신 기술들보다 우수한 성능을 보임을 확인하였다. 또한, 각 애플리케이션의 특정 성능 지표에 대해 효과적인 성능을 보임을 실험적으로 입증했으며, 이는 제안된 알고리즘이 불안정한 네트워크 환경에서 탄력적이고 효율적인 네트워크를 개발하는 데 유용한 기술임을 시사한다.

IEEE 802.16d Ranging Subsystem 환경에 적합한 랜덤 액세스 프로토콜 설계

권정민 고려대학교 대학원 2006 국내석사

국내 휴대 인터넷과 관련된 국제 표준인 IEEE 802.16d에서는 단말 (Subscriber Station)에서 기지국 (Base Station)에 액세스하기 위해 Ranging Subsystem을 이용하여 Initial Ranging (IR), Handoff Ranging (HR), Periodic Ranging (PR)과 Bandwidth Request (BR)를 한다. IEEE 802.16d에서의 랜덤 액세스 프로토콜은 지금까지 고려된 랜덤 액세스 프로토콜과는 기본 환경이 다른 OFDMA-CDMA 기반의 랜덤 액세스 프로토콜을 사용한다. 랜덤 액세스 프로토콜은 동시에 하나의 code-slot에 두 개 이상의 단말이 액세스를 시도하면 충돌이 발생하고 계속적인 충돌을 피하기 위해 단말 분산 알고리즘이 필요하다. 가장 많이 사용되는 단말 분산 알고리즘에는 Binary Exponential Backoff (BEB) 알고리즘이 있다. BEB 알고리즘은 단말에서 충돌 횟수에 따라 backoff 시간을 계산하고 단말들을 분산시켜준다. 하지만 처음 액세스하는 단말의 수에 상관없이 backoff 시간 후에 액세스를 하기 때문에 공정성 문제, unstable 상태로 빠지는 문제, 그리고 자원을 낭비하는 문제 등을 가지고 있다. 그래서 IEEE 802.16d 환경에서 랜덤 액세스에서는 단말에서뿐만 아니라 기지국에서도 랜덤 액세스를 제어 할 수 있는 연구가 필요하다. 기지국에서 하나의 code-slot에 액세스하는 arrival rate를 예측하고, 예측 된 arrival rate를 이용하여 offered load와 backlogged user를 예측한다. 예측 된 offered load와 backlogged user를 이용하여 stable 상태를 유지하면서 하나의 code-slot에 액세스하는 단말의 수가 최적화 되도록 제어를 해준다. 따라서, 본 논문에서는 IEEE 802.16d의 무선 표준 규격에서 제안하는 Ranging Subsystem에서 unstable 상태로 빠지지 않고 code-slot의 문제를 해결하는 효율적인 랜덤 액세스 MAC 프로토콜을 설계하고 성능을 분석한다. In IEEE 802.16d which is closely related to Wibro, a ranging subsystem is used to access Base Stations (BSs) by Subscriber Stations (SSs) for Initial Ranging (IR), Handoff Ranging (HR), Periodic Ranging (PR) and Bandwidth Request (BR). A random access protocol of IEEE 802.16d is based on the OFDMA-CDMA that is different from other random access protocols used in many conventional systems in that it uses CDMA codes to identify the SSs which are requesting for IR, HR, PR, BR. In a random access protocol collisions occur when more than one SS access one code-slot at the same time. In order to avoid repeated collisions, SSs use retransmission randomization algorithm. Generally Binary Exponential Backoff (BEB) algorithm is used for this purpose. Using the BEB algorithm an SS calculates backoff interval in such a way that system adapts to traffic load. However, the BEB algorithm has ‘fairness problem’ and ‘fall into unstable problem’ and ‘waste of resource’, etc because it accesses independently of previous backoff intervals after a successful Tx. Since, there is a BS which has a global view of network traffic condition, it wanted be desirable for the BS to help SSs to adjust the retransmission randomization. The BS estimates arrival rate which accesses a code-slot, offered load and the number of backlogged users using auto regressive model. Using estimated offered load and the number of backlogged users, the BS calculates optimal retransmission probability for the backlogged users. Through computer simulations, we demonstrate that the proposed algorithm achieves an increased throughput, decreased mean and variance of access delay for the random access of ranging subsystem in the IEEE 802.16d networks.