무선 센서 네트워크에서 최대 수명 데이터 수집 문제를 위한 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-Woong 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.7

The maximum lifetime data aggregation problem is to maximize the network lifetime as minimizing the transmission energy of all deployed nodes in wireless sensor networks. In this paper, we propose a simulated annealing algorithm to solve efficiently the maximum lifetime data aggregation problem on the basis of meta-heuristic approach in wireless sensor networks. In order to make a search more efficient, we propose a novel neighborhood generating method and a repair function of the proposed algorithm. We compare the performance of the proposed algorithm with other existing algorithms through some experiments in terms of the network lifetime and algorithm computation time. Experimental results show that the proposed algorithm is efficient for the maximum lifetime data aggregation problem in wireless sensor networks. 무선 센서 네트워크에서 최대 수명 데이터 수집 문제는 네트워크에 배치된 모든 노드의 데이터 전송 에너지를 최소화함으로써 네트워크의 수명을 최대화하는 문제이다. 본 논문은 무선 센서 네트워크에서 최대 수명 데이터 수집문제를 효과적으로 해결하기 위한 메타휴리스틱 기법 중 하나인 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘에서는 보다 효과적인 해를 찾기 위해 새로운 이웃해 생성방식과 복구함수를 적용한다. 제안된 알고리즘의 성능은 네트워크 수명과 알고리즘 실행시간 관점에서 기존의 알고리즘과 비교평가 하였으며, 실험 결과에서 제안된 알고리즘이 최대 수명 데이터 수집 문제에 효과적으로 적용됨을 보여준다.

무선 센서 네트워크에서 해양 수색 및 구조를 위한 에너지 최적화 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-woong 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.4

In wireless sensor networks, we propose an optimization algorithm in order to minimize the consumed energy of nodes for maritime search and rescue. In the marine environment, search and rescue operations are mainly performed on the surveillance side and passively on the rescued side. A self-configurable wireless sensor network can build a system that can send rescue signals in the operations. A simulated annealing algorithm is proposed to minimize the consumed energy of nodes in the networks with many nodes. As the density of nodes becomes higher, the algorithmic computation will increase highly. To search the good result in a proper execution time, the proposed algorithm proposes a new neighborhood generating operation and improves the efficiency of the algorithm. The proposed algorithm was evaluated in terms of the consumed energy of the nodes and algorithm execution time, and the proposed algorithm performed better than other optimization algorithms in the performance results. 무선 센서 네트워크에서 해양 수색 및 구조를 목적으로 노드의 소모 에너지를 최소화하기 위한 최적화 알고리즘을 제안한다. 해양 환경에서 수색 및 구조작업은 감시하는 측에서 주로 이루어지며, 구조되는 측에서는 수동적으로 기다려야 한다. 이에 반해 자가 구성 이 가능한 무선 센서 네트워크는 해양 수색 및 구조작업에서 능동적으로 구조 신호를 보낼 수 있는 시스템을 구축할 수 있다. 본 논문에서는 많은 수의 노드가 배치된 네트워크에서 노드의 소모 에너지를 최소화하기 위하여 시뮬레이티드 어닐링 알고리즘을 제안한다. 네트워크에서 노드의 밀도가 높으면 일반적으로 알고리즘 계산양이 급격히 늘어난다. 따라서 제안된 알고리즘은 적정한 실행 시간 내에 최적의 결과를 찾기 위해 새로운 이웃해 생성 동작을 제안하고 알고리즘의 효율성을 높인다. 제안된 알고리즘은 노드의 소모 에너지와 알고리즘 실행시간 면에서 성능 평가를 하였으며, 성능 평가 결과에서 기존의 방식에 비해 성능이 우수하였다.

무선 센서 네트워크에서 노드 재프로그래밍을 위한 타부 서치 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-woong 한국정보통신학회 2019 한국정보통신학회논문지 Vol.23 No.5

무선 센서 네트워크에서 배치된 노드의 기능을 변경하거나 갱신하기 위해 노드의 소프트웨어 코드를 업데이트하는 재프로그래밍 동작은 필수적이다. 본 논문은 무선 센서 네트워크에서 노드의 재프로그래밍을 목적으로 노드의 전송에너지를 최소화하는 최적화 알고리즘을 제안한다. 또한 네트워크의 수명을 오래 유지하기 위해 전체 노드의 에너지 소모를 균형있게 유지하도록 알고리즘을 설계한다. 본 논문에서는 많은 수의 노드가 배치된 무선 센서 네트워크에서 전송에너지의 최소화와 에너지 소모의 균형화를 위해 새로운 이웃해 생성방식을 가진 타부서치 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 적정한 수행 시간 내에 최적의 결과를 도출하도록 설계되었다. 제안된 타부서치 알고리즘의 성능은 노드의 전송에너지와 남은 에너지, 알고리즘 수행시간 측면에서 평가되었으며, 성능 평가 결과에서 이전의 방식에 비해 우수한 성능을 보였다. A reprogramming operation is necessary to update the software code of the node to change or update the functionality of the deployed node in wireless sensor networks. This paper proposes an optimization algorithm that minimizes the transmission energy of a node for the purpose of reprogramming a node in wireless sensor networks. We also design an algorithm that keeps energy consumption of all nodes balanced in order to maintain the lifetime of the network. In this paper, we propose a Tabu search algorithm with a new neighborhood generation method for minimizing transmission energy and energy consumption in wireless sensor networks with many nodes. The proposed algorithm is designed to obtain optimal results within a reasonable execution time. The performance of the proposed Tabu search algorithm was evaluated in terms of the node's transmission energy, remaining energy, and algorithm execution time. The performance evaluation results showed better performance than the previous methods.

애드혹 네트워크에서 협력통신을 위한 유전 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-Woong 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.1

본 논문에서는 애드혹 네트워크에서 협력통신을 위한 이동노드 간 연결을 최대화하는 유전 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 네트워크에서 이동노드의 이동량이 증가하면 노드 연결을 위한 계산량은 급격히 늘어나게 된다. 본 논문에서는 밀집도가 높은 네트워크에서 적정한 시간 내에 최적의 노드 연결을 위한 유전 알고리즘을 제안하며, 효율적인 검색을 위해 유전 알고리즘의 효과적인 이웃해 생성 동작을 제안한다. 제안된 알고리즘은 최대 노드 연결 수와 실행시간 관점에서 성능을 평가하며, 평가 결과에서 제안된 알고리즘이 기존의 알고리즘들에 비해 성능이 우수함을 보인다. This paper proposes a genetic algorithm to maximize the connectivity among the mobile nodes for the cooperative communication in ad-hoc networks. In general, as the movement of the mobile nodes in the networks increases, the amount of calculation for finding the solution would be too much increased. To obtain the optimal solution within a reasonable computation time for a high-density network, we propose a genetic algorithm to obtain the optimal solution for maximizing the connectivity. In order to make a search more efficient, we propose some efficient neighborhood generating operations of the genetic algorithm. We evaluate those performances through some experiments in terms of the maximum number of connections and the execution time of the proposed algorithm. The comparison results show that the proposed algorithm outperforms other existing algorithms.

타부 서치 알고리즘 기반의 무선 센서 네트워크에서 센서 노드 배치

장길웅,Jang, Kil-woong 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.5

본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 네트워크의 감시영역을 최대화하기 위해 센서 노드를 효과적으로 배치하는 타부 서치 알고리즘을 제안한다. 무선 센서 네트워크에서 센서 노드의 수가 증가하게 되면 네트워크의 감시영역을 최대화하기 위한 계산량은 급격히 늘어나게 된다. 본 논문에서는 센서 배치 밀도가 높은 네트워크에서 적정한 실행 시간 내에 네트워크의 감시영역을 최대화하는 타부 서치 알고리즘을 제안하며, 효율적인 검색을 위해 타부 서치 알고리즘의 새로운 이웃해 생성 동작을 제안한다. 제안된 알고리즘은 네트워크의 최대 감시영역과 실행속도 관점에서 성능을 평가하며, 평가 결과에서 제안된 알고리즘이 기존의 알고리즘에 비해 성능이 우수함을 보인다. In this paper, we propose a Tabu search algorithm to efficiently deploy the sensor nodes for maximizing the network sensing coverage in wireless sensor networks. As the number of the sensor nodes in wireless sensor networks increases, the amount of calculation for searching the solution would be too much increased. To obtain the best solution within a reasonable execution time in a high-density network, we propose a Tabu search algorithm to maximize the network sensing coverage. In order to search effectively, we propose some efficient neighborhood generating operations of the Tabu search algorithm. We evaluate those performances through some experiments in terms of the maximum network sensing coverage and the execution time of the proposed algorithm. The comparison results show that the proposed algorithm outperforms other existing algorithms.

무선 메쉬 네트워크에서 라우터 노드 배치를 위한 타부 서치 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-Woong 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.1

본 논문에서는 무선 메쉬 네트워크에서 라우터 노드와 클라이언트 노드간의 연결설정 최대화를 위해 라우터 노드를 효과적으로 배치하는 타부 서치 알고리즘을 제안한다. 네트워크에서 라우터 노드와 클라이언트 노드의 수가 증가함에 따라 두 종류의 노드 간 연결을 위한 계산량은 급격히 늘어나게 된다. 본 논문에서는 밀집도가 높은 네트워크에서 적정한 시간 내에 최적의 노드 연결을 위한 타부 서치 알고리즘을 제안하며, 효율적인 검색을 위해 타부 서치 알고리즘의 효과적인 이웃해 생성 동작을 제안한다. 제안된 알고리즘은 라우터 노드와 클라이언트 노드간의 최대 연결수와 실행시간 관점에서 성능을 평가하며, 평가 결과에서 제안된 알고리즘이 기존의 알고리즘에 비해 성능이 우수함을 보인다. This paper proposes a Tabu search algorithm to maximize the connectivity between the router nodes and the client nodes in wireless mesh networks. As the number of the router nodes and the client nodes in the networks increases, the amount of calculation for finding the solution would be too much increased. To obtain the optimal solution within a reasonable computation time for a high-density network, we propose a Tabu search algorithm to obtain the optimal solution for maximizing the connectivity. In order to make a search more efficient, we propose some efficient neighborhood generating operations of the Tabu search algorithm. We evaluate those performances through some experiments in terms of the maximum number of the connectivity and the execution time of the proposed algorithm. The comparison results show that the proposed algorithm outperforms other existing algorithms.

무선 애드 혹 네트워크에서 최소 에너지 협력 경로 문제를 위한 타부 서치 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-woong 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.8

This paper proposes a Tabu search algorithm to minimize the required energy to send data between a source and a destination using the cooperative communication in wireless ad hoc networks. As the number of nodes in wireless ad hoc networks increases, the amount of calculation for establishing the path between nodes would be too much increased. To obtain the optimal cooperative path within a reasonable computation time, we propose a new Tabu search algorithm for a high-density wireless network. In order to make a search more efficient, we propose some efficient neighborhoods generating operations of the Tabu search algorithm. We evaluate those performances through some experiments in terms of the minimum energy required to send data between a source and a destination as well as the execution time of the proposed algorithm. The comparison results show that the proposed algorithm outperforms other existing algorithms. 본 논문에서는 무선 애드 혹 네트워크에서 협력 통신을 이용하여 소스 노드에서 목적 노드로 데이터를 전송함에 있어 필요한 에너지를 최소화하기 위한 타부 서치 알고리즘을 제안한다. 무선 애드 혹 네트워크에서 노드의 수가 증가함에 따라 노드 간 경로 설정을 위한 계산량은 급격히 늘어나게 된다. 본 논문에서는 노드 밀도가 높은 무선 애드 혹 네트워크에서 적정한 시간 내에 최적의 협력 통신 경로를 찾기 위한 타부 서치 알고리즘을 제안하며, 효율적인 검색을 위해 타부 서치 알고리즘의 효과적인 이웃해 생성 동작을 제안한다. 제안된 알고리즘은 소스 노드와 목적 노드간의 전송을 위한 최소 에너지와 실행시간 관점에서 성능을 평가하며, 평가 결과에서 제안된 알고리즘이 기존의 알고리즘에 비해 성능이 우수함을 보인다.

선박의 통합정보처리를 위한 IEC 61162-4 기반 TLI 프로토콜 설계 및 구현

장길웅,이장세,박휴찬,Jang, Kil-Woong,Lee, Jang-Se,Park, Hyu-Chan 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.2

본 논문에서는 선박의 통합정보처리를 위해 표준화된 IEC 61162-4 기반 TLI 프로토콜의 전송 알고리즘을 제안하고, 제안된 알고리즘을 기반으로 프로토콜을 설계 및 구현한다. 구현된 프로토콜은 TCP/IP 기반의 프로토콜로서 IEC 61162-4에서 제안하고 있는 MAU와 LNA의 표준에 따른 통신 프로토콜이며, 클라이언트/서버 모델을 기반으로 한 네트워크 구조에서 데이터 전송이 이루어진다. 개발된 TLI 프로토콜은 하나의 호스트 내에 MAU와 LNA간의 통신과 서로 다른 호스트의 LNA 간 통신이 이루어지며, 하나의 LNA에 대해 다양한 서비스를 제공하기 위해 멀티 MAU 구조로 구현된다. 표준 규격과 제안된 전송 알고리즘에 따라 객체지향 기법을 이용하여 프로토콜 설계 및 구현이 되었으며, 실제 선박에서 사용될 수 있는 간단한 네트워크 환경에서 실험을 하여 성공적으로 데이터 송수신이 됨을 확인할 수 있었다. In this paper, we propose a transmission algorithm of the TLI protocol of the IEC 61162-4 standard to perform the e-Navigation on ship, and we design and implement the TLI protocol according to the proposed algorithm. The implemented protocol is a TCP/IP based protocol, and is a network protocol with the MAU and LNA components proposed in the IEC 61162-4 standard. In addition, it makes a data transmission over the network architecture based on client/server network model. In the implemented protocol, there are a communication between the MAU and the LNA in one host, and also a communication between the LNA and the LNA in each other hosts. In order to provide a variety of service in a host, every client host has a LNA and multiple MAUs. According to the standard specification and the proposed transmission algorithm, we designed and implemented the TLI protocol using object-oriented mechanism. We carried out the experiment under a simple network model similar to real ship environment, and confirmed that it successfully transmits and receives data between the hosts.

소프트웨어 정의 네트워크에서 제어기 배치 문제를 위한 타부 서치 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-woong 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.3

소프트웨어 정의 네트워크는 네트워크 제어 기능을 데이터 전송 기능으로부터 물리적으로 분리하여 소프트웨어적으로 구현한다. 광범위한 지역으로 소프트웨어 정의 네트워크를 설치하기 위해서는 다중의 제어기가 요구되며, 제어기의 배치는 소프트웨어 정의 네트워크 성능에 중요한 영향을 미친다. 본 논문에서는 소프트웨어 정의 네트워크에서 효율적인 제어기 배치를 위한 메타 휴리스틱 알고리즘인 타부 서치 알고리즘을 제안한다. 보다 좋은 결과를 효과적으로 얻기 위해 새로운 타부 서치의 이웃해 생성 방식을 제안한다. 제안된 알고리즘은 소프트웨어 정의 네트워크에서 최소 전송지연과 실행속도 관점에서 성능을 평가하며, 유전 알고리즘 및 랜덤방법과 비교하여 제안된 알고리즘의 성능이 우수함을 보인다. The software defined networks implement a software network control plane, which is physically separated from the data plane. For wide area software defined network deployments, multiple controllers are required, and the placement of these controllers influences importantly the performance of the software defined networks. This paper proposes a Tabu search algorithm, which is one of the meta heuristic algorithms, for an efficient controller placement in software defined networks. In order to efficiently obtain better results, we propose new neighborhood generating operations, which are called the neighbor position move and the neighbor number move, of the Tabu search algorithm. We evaluate the performances of the proposed algorithm through some experiments in terms of the minimum latency and the execution time of the proposed algorithm. The comparison results show that the proposed algorithm outperforms the existing genetic algorithm and random method under various conditions.

해양 센서 네트워크에서 네트워크 클러스터링을 위한 유전 알고리즘

장길웅,Jang, Kil-Woong 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.12

해양 센서 네트워크에서 클러스터링 문제는 네트워크 수명 및 확장성을 향상시키기 위한 문제 중 하나이다. 본 논문은 모든 노드가 클러스터 헤더를 통하여 싱크 노드로 데이터를 전송하는데 사용되는 전송 에너지를 최소화할 수 있는 클러스터링 문제의 최적 결과를 찾는 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 네트워크에서 노드의 수가 증가하면 적절한 클러스터 구성을 위한 계산량은 급격히 늘어나게 된다. 본 논문에서는 적정한 시간 내에 최적의 클러스터 구성을 위한 유전 알고리즘을 제안하며, 효율적인 검색을 위해 유전 알고리즘의 효과적인 이웃해 생성 동작을 제안한다. 제안된 알고리즘은 전송 에너지와 실행시간 관점에서 성능을 평가하며, 평가 결과에서 제안된 알고리즘이 해양 센서 네트워크에서 클러스터를 효과적으로 구성함을 보인다. A Clustering problem is one of the organizational problems to improve network lifetime and scalability in underwater acoustic sensor networks. This paper propose an algorithm to obtain an optimal clustering solution to be able to minimize a total transmission power for all deployed nodes to transmit data to the sink node through its clusterhead. In general, as the number of nodes increases, the amount of calculation for finding the solution would be too much increased. To obtain the optimal solution within a reasonable computation time, we propose a genetic algorithm to obtain the optimal solution of the cluster configuration. In order to make a search more efficient, we propose some efficient neighborhood generating operations of the genetic algorithm. We evaluate those performances through some experiments in terms of the total transmission power of nodes and the execution time of the proposed algorithm. The evaluation results show that the proposed algorithm is efficient for the cluster configuration in underwater acoustic sensor networks.