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생체모방 자율제어 네트워크 환경 구현 연구 동향 : Programming Protocol-Independent Packet Processors 기술 개요

  • Published : 2016.04.29
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Abstract

자연계에서 존재하는 다양한 생명체는 자신들의 생존과 종의 번성을 위해 효율적인 행동 규칙을 만들어 진화해 왔다. 이러한 생명체의 다양한 생존원리로부터 착안을 하여 자연계가 아닌 다른 환경에서 적용이 가능하도록 알고리즘을 만들어 적용시키는 것을 생체모방 알고리즘이라 한다. 자연계의 환경자체가 불확실한 변화가 다양하게 포함되고 있으며, 제한된 자원 환경을 어떻게 효율적으로 활용하는가의 문제가 걸려 있음으로 인하여 이러한 생체모방 알고리즘은 적용환경의 변환에 빠른 적응력을 제공할 수 있고, 자원 제약형 환경에서 안정적으로 확장성과 적응성을 제공할 수 있어서 상호 운용성 측면에서 많은 이득을 줄 수 있다. 이와 같은 생체모방 알고리즘을 네트워크의 관점에서 적용시켜 보면, 전자의 경우에는 자율적인 네트워크 구성을 용이하게 제공할 수 있음을 나타내고, 후자의 경우에는 IoT 환경과 같은 자원 제약형 환경에서의 상호 운용성을 제공할 수 있다. 이렇듯이 생체모방 알고리즘을 네트워크에 접목시켜 연구하는 것은 최근의 네트워크 분야의 연구 이슈와 상호 보완적으로 작용하여 시너지 효과를 제공할 수 있다. 자연계의 군집 현상 및 동기화 현상을 네트워크 환경에서 적용하여 사용할 수 있는 생체모방 알고리즘 기술은 다양하게 존재하고 있으며 이를 활용하는 연구를 통해 SDN(Software Defined Networking)에서의 자율제어 네트워크 구성에 접목하거나 IoT 환경과 같은 자원 제약형 환경에서의 보다 효율적인 상호 연결성을 제공하는 방향으로 발전할 수 있다. 이러한 생체모방 자율제어 네트워크 환경 구현을 위해 기존의 OpenFlow 환경과 새로이 부각되는 P4: Programming Protocol-Independent Packet Processors 기술에 대해서 정리하여 향후 생체모방 자율제어 네트워크 구현 방안을 제시하고자 한다.

Keywords

References

  1. Craig W. Reynolds, "Flocks, herds, and schools: A distributed behavioral model", ACM Computer Graphics, vol. 21, no. 4, pp. 25-34, 1987. https://doi.org/10.1145/37402.37406
  2. Hui Yu, Ji-Gui Jian, "Flocking motion control of mobile agents based on distance-dependent adjacency matrix", International Conference on Wavelet Analysis and Pattern Recognition, vol. 1, pp. 17-22, Aug. 2008.
  3. Seung-Yeal Ha, Taeyoung Ha, Jong-Ho Kim,"Emergent Behavior of a Cucker-Smale Type Particle Model With Nonlinear Velocity Couplings", IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 55, no. 7, pp. 1679-1683, July 2010. https://doi.org/10.1109/TAC.2010.2046113
  4. Demetriou, M.A., "Distributed parameter methods for moving sensor networks in unison", American Control Conference, 2008, pp. 273-278, June 2008.
  5. Schwager, M., Slotine, J.-J., Rus, D., "Consensus learning for distributed coverage control", IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 1042-1048, May 2008.
  6. Bin Xu, Kurdila, A.J., Stilwell, D.J., "Geometric ergodicity of the distributional consensus problem in vehicle network control", IEEE Conference on Decision and Control (CDC), pp. 7499-7506, Dec. 2010
  7. Dorigo, M., Birattari, M., Stutzle, T., "Ant colony optimization", IEEE Computational Intelligence Magazine, vol. 1, no. 4, pp. 28-39, Nov. 2006. https://doi.org/10.1109/MCI.2006.329691
  8. M. Dorigo, C. Blum, "Ant colony optimization theory: A survey", Theoretical Computer Science, vol. 344, pp.243-278, Nov. 2005. https://doi.org/10.1016/j.tcs.2005.05.020
  9. Karaboga.D, "An idea based on honey bee swarm for numerical optimization.", Technical Report TR06, Erciyes University, Engineering Faculty, Computer Engineering Department, 2005.
  10. Pham DT, Ghanbarzadeh A, Koc E, Otri S, Rahim S and Zaidi M. "The Bees Algorithm," Technical Note, Manufacturing Engineering Centre, Cardiff University, UK, 2005.
  11. G. Werner-Allen, G. Tewari, A. Patel, R.Nagpal, and M. Welsh,"Firefly-Inspired Sensor Network Synchronicity with Realistic Radio Effects."InSenSys, 2005.
  12. J.A. Acebron, L.L. Bonilla, C.J. Perez-Vicente, F.Ritort, R. Spigler, The Kuramoto model: "A simple paradigm for synchronization phenomena", Rev. Mod. Phys., vol. 77, pp. 137-185, 2005. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.77.137
  13. Olfati-Saber, R., "Flocking for multi-agent dynamic systems: algorithms and theory," IEEE Transactions on Automatic Control, vol.51, no.3, pp. 401-420, March 2006. https://doi.org/10.1109/TAC.2005.864190
  14. J. A. Carrillo, M. Fornasier, J. Rosado, and G. Toscani," Asymptotic flocking dynamics for thekinetic cucker-smale model," SIAM Journal on Mathematical Analysis, 2010.
  15. D.P.Zitterbart, B.Wienecke, J.P.Butler, B.Fabry," Coordinated Movements Prevent Jamming in an Emperor Penguin Huddle," PLoS one 6(6), e20260, 2011. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0020260
  16. A.Waters, F.Blanchette, A.D.Kim, "Modeling Huddling Penguins," PLoS one 7, e50277, 2012. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0050277
  17. 윤현식, 강경순, 김학서, 박혜숙. "SDN에서 데이터 경로 설계에 대한 고려사항". 한국통신학회지 제30권 제3호. p.22-28. February 2013.
  18. 백상헌, 장인선, 서동은, 이종화. "미래 네트워크의 새로운 패러다임 SDN/NFV에 대하여". 한국통신학회지 제32권 제 7호. p.82-92. June 2015.
  19. "OUTLOOK: Visions and research directions for the Wireless World," WWRF(World Wide Radio Forum), no.4, July, 2009.
  20. I. Chlamtac, M. Conti, J.J. Liu, "Mobile ad hoc networking: imperatives and challenges," Elsevier Ad Hoc Networks, vol. 1, no. 1, pp. 13-64, 2003. https://doi.org/10.1016/S1570-8705(03)00013-1
  21. ONF White Paper, "Software-Defined Networking: The New Norm for Networks," Apr. 2012.
  22. P. Bosshart, D. Daly, G. Gibb, M. Izzard, N. McKeown, J. Rexford, C. Schlesinger, D. Talayco, A. Vahdat, G. Varghese, and D. Walker. P4: Programming protocol-independent packet processors. SIGCOMM Comput. Commun. Rev., 44(3):87-95, July 2014.