최근 인터넷 기반 대용량 데이터 서비스에 수요가 급증함에 따라 대규모 데이터 센터의 필요성이 커지고 있다. 하지만 이러한 데이터 센터에서는 수많은 서버와 장비를 운영하기 위해 막대한 에너지를 소모한다. 따라서 본 논문에서는 멀티미디어 서버에서 시스템의 부하 수준에 따라서 특정 서버들에 부하를 집중시킨 후 서버를 즉시 종료함으로써 에너지를 절약하는 기법을 제안한다. 이를 위해 비디오 재생 요청이 전체 시스템에 균등하게 배분될 수 있도록 인기도에 따라 각 비디오가 저장되는 서버 그룹 수를 결정한다. 마지막으로 실험을 통하여 본 논문에서 제안하는 멀티미디어 서버에서 데이터 배치 및 전원 관리 기법이 서비스 품질을 유지하면서 기존의 방법에 비해 전원을 켜는 서버 수를 줄임으로써 에너지를 크게 감소시킨다는 것을 보인다.
본 논문에서는 다양한 공장과 빌딩에서 조명제어시스템을 대상으로 계측 및 검증(M&V) 방법을 사용하여 효율적인 에너지 절약 방법을 제시한다. 에너지 가격을 줄이기 위해서는 전력피크시간에 제어가능한 다양한 수요자원을 고려하는 필요하지만, 일반적으로 빌딩에서 고려되는 수요자원은 피크전력이다. 본 논문에서는 M&V 방법을 사용하여 전력소비량을 줄일 수 있는 새로운 에너지절약방법을 제안하고 현장계측시스템을 구성하고 시뮬레이션 방법을 통해 제안된 방법이 효과적임을 확인한다.
무선 센서 네트워크는 제한된 자원과 무선 통신 사용으로 공격자에게 취약하기 때문에 공격자는 쉽게 노드를 훼손할 수 있고 허위 보고서 주입 공격과 같은 다양한 공격을 시도한다. 허위 보고서 주입 공격은 허위 보고서를 전달하는 과정에서 발생하는 에너지 고갈과 기지 노드에 허위 알람을 일으켜 금전적 손실을 발생시킨다. 이 문제를 다루기 위한 기존 기법 중 하나인 동적 여과 기법은 허위 보고서를 탐지함으로써 에너지를 절약할 수 있다. 동적 여과 기법의 키 분배 단계는 공격이 발생한 소스 노드 근처의 노드가 허위 보고서를 탐지할 수 있는 키를 갖지 못할 수 있다. 따라서 지속적인 공격에 노출될 경우 불필요한 에너지 손실이 발생한다. 본 논문에서는 이러한 문제를 개선하기 위해 키 재분배 기법을 제안한다. 제안 기법은 초기에 분배된 비밀 키를 사용하여 빠른 허위 보고서 탐지를 통해 에너지를 절약한다. 실험 결과는 기존 기법과 비교하였을 때 최대 26.63% 에너지 절약과 최대 15.92%의 탐지 성능 향상을 보인다.
IP Network에서 에너지 절감에 기본이 되는 에너지 절약 power 모델에 대해 분석 하고, 에너지 절약이 가능한 한 가지 방안으로 적응적 버퍼링 기법을 적용한 버스트 패킷 구성(adaptive buffering and burst) 방식 및 그의 구현 알고리즘을 제안하고, 그 특징을 설명한다. 본 논문에서는 core IP 네트워크의 ingress router에서 buffering 기간 B를 입력 트래픽에 따라 동적으로 변경하는 적응적 버퍼링 방법과 구성 방법을 설명한다. 이 방법은 주어진 범위의 버퍼링 기간 내에서, ingress 라우터의 입력 트래픽 량이 적으면 버퍼링 주기를 길게, 입력 트래픽 량이 많으면 버퍼링 주기를 짧게 조절하는 방식이며, 이는 네트워크 내에서 입력 트래픽이 적을 때 idle/active의 transition 횟수를 줄이고, 입력 트래픽이 클 때는 중계 라우터에서 버스트의 연속성에 의해 idle/active의 transition 횟수를 줄여 네트워크의 idle 기간을 늘려 에너지 절약 효과를 높이고 있다. 본 방식은 시뮬레이션을 통해 idle period를 증가 시킬 수 있음을 보여 주고, 에너지를 절약 할 수 있음을 확인 한다. 특히 본 제안 방식은 네트워크 특성과 적절히 타협하면, 네트워크 에너지를 절약 할 수 있는 방안임을 분명히 한다.
근래에 센서 네트워크 내의 싱크 노드 이동에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 이들 연구의 대부분은 싱크 노드의 이동으로 인한 데이터 손실을 최소화하거나 싱크 노드가 소스 노드의 위치를 인식하는 것에 초점을 맞추고 있다. 그러나 센서 네트워크는 그 특성 상 노드의 에너지 공급이 매우 어렵기 때문에 에너지 절약이 데이터 손실 방지 못지 않게 중요하다. 본 논문에서는 모바일 싱크 노드를 가진 센서 네트워크에서 에너지 소모량을 최소화할 수 있는 라우팅 기법을 제안하고, NS2를 이용하여 이 기법을 구현한다. 또한, 이 시뮬레이션을 통해 센서 네트워크의 에너지 소모량을 측정한다. 그 결과, 기존의 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜인 Pulse 프로토콜과 에너지 효율 면에서 유사함을 보인다.
IEEE 802.11에 정의된 전력 절약 메카니즘에서 모든 노드들은 동일한 ATIM(Ad hoc Traffic Indication Map) 윈도우 크기와 동일한 비이콘(beacon) 간격을 사용한다. ATIM 윈도우 크기는 처리율과 에너지 소모에 크게 영행을 미치기 때문에 고정된 ATIM 윈도우 크기는 좋은 성능을 나타내지 못한다. 본 논문에서는 네트워크 상태에 따라 ATIM 윈도우 크기를 조절하는 기법을 제시한다. 제시된 기법은 네트워크 특성을 반영하기 위해 (m,k)-firm 스트림 기법을 적용하였다. 제시된 기법의 성능을 평가하기 위해 ns-2 시뮬레이터를 이용한 성능 평가를 수행했다. 수행된 결과를 보면 제시된 프로토콜은 기존의 프로토콜 보다 많은 양의 에너지 절약을 하고 있음을 볼 수 있다.
무선센서네트워크에서 센서노드가 에너지를 적게 사용하여 네트워크 시간을 연장하는 것은 중요한 이슈이다. 센서노드의 에너지 소비를 줄이기 위해 듀티사이클이 제안되었고 낮은 비동기식 듀티사이클에서 각 센서노드는 독립적으로 활성화되며 트래픽이 적은 경우에 에너지를 효율적으로 줄인다. 하지만 전송할 데이터가 증가하면 낮은 듀티사이클로 인해 송신노드는 수신노드의 활성화시간까지 많은 시간을 기다려야 한다. 이때 사용하는 에너지는 데이터 전송에 사용되는 에너지보다 크다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 전송노드는 자신보다 잔여 에너지가 큰 이웃노드에게 데이터를 전송하고 비활성상태로 전환되고 데이터를 모아 전송하는 OC-MAC 기법이 제안되었다. 하지만 OC-MAC 기법은 데이터를 위임할 이웃노드 선택시 자신보다 잔여 에너지가 큰 노드들 중 잔여 에너지가 제일 적은 노드를 선택한다. 이에 따라 센서노드들이 에너지를 균형있게 사용하지 못하는 문제점이 발생한다. 따라서 본 논문이 제안하는 기법은 이웃노드 중 잔여 에너지가 큰 이웃노드에게 데이터를 전송함으로 센서노드의 에너지를 균형 있게 사용하고 무센서네트워크 수명을 연장한다.
무선 센서 네트워크의 센서 노드들은 한번 배치되면 다시 회수되지 않으며, 외부 전원의 공급 없이 배터리만을 사용하여 작동하게 된다. 따라서 각 센서 노드는 매우 제한된 자원을 사용하여 환경을 감지하거나 주변 노드들과 통신을 해야 한다. 결국 무선 센서 네트워크에서 가장 중요한 요소는 센서 노드가 소모하는 에너지를 최대한 절약하여 네트워크의 수명을 늘리는 것이라고 할 수 있다. 본 논문에서는 에너지 효율적인 그라디언트 기반의 라우팅 기법을 제안한다. 이 기법은 패킷 발생 및 전달 횟수를 새로운 메트릭으로 사용하여 주변 노드의 에너지 사용량을 추정한다. 이를 통하여 에너지 소모가 특정 노드에게 집중되지 않도록 기존의 그라디언트 라우팅을 개선하였으며, 패킷 듣기(Packet Overhearing) 방식을 통하여 별도로 메시지를 주고받는 일 없이 메트릭을 측정할 수 있도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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