• 한국통신학회논문지
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• 제35권7B호
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• pp.1034-1042
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• 2010

최근 녹색 IT(Green IT)에 대한 관심이 증가하면서 많은 연구자들이 적응적 전송률(Rate adaptation)을 이용한 에너지 효율적 이더넷(Energy Efficient Ethernet: EEE)에 관심을 보이고 있다. 그러나 적응적 전송률은 트래픽 패턴에 따라 다른 에너지 효율성 및 전송률 변화에 따른 지연 시간의 편차를 보일 수 있다. 따라서 본 논문에서는 적응적 전송률 기법을 이용한 이더넷에서 트래픽 패턴이 에너지 절약 및 지연 시간에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 OPNET Modeler를 이용하여 다양한 트래픽 패턴 생성을 위한 포아송(Poisson) 프로세스 기반 및 파레토(Pareto) 분포 기반의 ON-OFF 트래픽 생성 모델과 적응적 전송률을 이용한 이더넷 노드를 구현하여 시뮬레이터를 설계하였다. 구현된 시뮬레이터를 이용하여 총 전송률 변화 횟수, 전송율 절감, 에너지 절약율, 평균 큐 지연 시간 관점에서 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 시뮬레이션 결과 적응적 전송률은 자기유사성을 갖는 IP 트래픽 패턴이 총 전송률 변화 횟수, 전송률 절감 및 에너지 절약율에 영향을 미침을 확인할 수 있었으며 높은 전송률 변화로 인한 오버헤드의 발생을 보였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.389-395
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• 2013

이더넷은 전 세계적으로 가장 널리 배치되어 사용되는 가입자망 네트워킹 기술이다. 이더넷의 에너지 효율성을 향상시키기 위해 IEEE 802.3az WG에서 LPI 기반의 EEE 규격을 확정하였다. 본 논문은 소규모 이더넷 스위치에서 EEE 를 기반으로 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 개선된 적응적 전력 제어 메커니즘을 제안한다. 본 메커니즘의 특징은 일정기간 유입되는 트래픽 양을 측정하여 다음 주기의 트래픽 특성을 예측하고, 해당 트래픽 부하에 최적의 threshold 값을 조정한다. 성능분석 결과는 본 논문에서 제안한 메커니즘이 기존 방법에 비해서 평균 패킷 지연은 약간 증가시키지만 에너지 소비율을 상당히 감소시키므로 전반적으로 성능을 향상시키는 것으로 나타났다.

• ETRI Journal
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• 제35권1호
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• pp.146-149
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• 2013

We propose a reconciliation sublayer (RS)-based lane and traffic control protocol for energy-efficient 40-G/100-G Ethernet. The RS performs active/inactive lane control and data rate adaptation depending on active lane information received from the upper layer. This protocol does not result in a processing delay in the media access control layer, nor is an additional buffer required at the physical layer for dynamic lane control. It ensures minimal delay and no overhead for the exchange of control frames and provides a simple adaptive data rate.

• 한국IT서비스학회지
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• 제14권3호
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• pp.183-196
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• 2015

The concept of energy-efficient networking has begun to spread in the past few years, gaining increasing popularity. A common opinion among networking researchers is that the sole introduction of low consumption silicon technologies may not be enough to effectively curb energy requirements. Thus, for disruptively boosting the network energy efficiency, these hardware enhancements must be integrated with ad-hoc mechanisms that explicitly manage energy saving, by exploiting network-specific features. The IEEE 802.3az Energy Efficient Ethernet (EEE) standard is one of such efforts. EEE introduces a low power mode for the most common Ethernet physical layer standards and is expected to provide large energy savings. However, it has been shown that EEE may not achieve good energy efficiency because mode transition overheads can be significant, leading to almost full energy consumption even at low utilization levels. Coalescing techniques such as packet coalescing and interrupt coalescing were proposed to improve energy efficiency of EEE, but their implementations typically adopt a simple policy that employs a few fixed values for coalescing parameters, thus it is difficult to achieve optimal energy efficiency. The paper proposes adaptive interrupt coalescing (AIC) that adopts an optimal policy that could not only improve energy efficiency but support performance. AIC has been implemented at the sender side with the Intel 82579 network interface card (NIC) and e1000e Linux device driver. The experiments were performed at 100 M bps transfer rate and show that energy efficiency of AIC is improved in most cases despite performance consideration and in the best case can be improved up to 37% compared to that of conventional interrupt coalescing techniques.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제7권5호
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• pp.983-989
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• 2012

IEEE 802.3az LPI 메커니즘은 전송할 데이터가 없을 경우 취침 모드로 천이하여 다수의 컴포넌트들을 저전력 상태를 유지하게 함으로써 에너지 효율성을 향상시킨다. LPI는 소량의 데이터가 주기적으로 전송되는 상황에서는 잦은 전송 모드 변환에 따른 오버헤드 때문에 에너지 효율이 크게 개선되지 못하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 전송계층 트래픽 특성 및 네트워크 상태에 따라 LPI 모드 상태 천이를 적응적으로 수행하는 개선된 LPI 메커니즘을 제안한다. 시뮬레이션 방법에 의한 성능 분석을 통해 제안한 메커니즘이 다양한 트래픽 부하에 대해서 기존 방법보다 에너지 효율성을 향상시키는 것으로 나타났다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권11호
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• pp.24-35
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• 2012

본 논문에서는 광 이더넷 시스템에 대하여 상용 광 트랜시버 모듈의 사용이 가능하면서도 에너지 절감기능을 제공할 수 있도록 트래픽 예측모듈을 사용하는 동적 레인제어방식을 제안한다. 40/100Gbps급 상용 광 트랜시버는 4개 또는 10개의 광 트랜시버를 사용하는데 이들 각각은 트래픽 부하와 상관없이 항상 켜져 있어 많은 에너지를 소모한다. 이러한 에너지 소모를 감소시키기 위하여 제안된 동적 레인제어방식은 부하에 따라 일부 레인의 트랜시버를 끄고 나머지 활성화된 레인으로만 프레임을 처리하도록 한다. 이때 레인의 갯수가 변동될 때 발생할 수 있는 바이트 전송순서 어긋남을 보완하기 위하여 새로운 전송율 제어모듈을 xGMII 인터페이스 상위에 위치한 정합부계층에 설치하는 것을 제안하였다. 이것은 비활성화된 레인상으로 가상적인 바이트열을 삽입하는 기능을 수행하는 것으로써 이 바이트열들은 비활성화된 PMD에서 무시된다. 실제 이 모듈의 구현은 PHY모듈과 별개로 동작하므로 상용 PHY모듈의 사용이 가능한 장점을 제공한다. 이러한 시스템에서 변동되는 부하에 적응하여 활성화된 레인의 갯수를 결정하는 것이 중요하므로 구현관점에서 용이한 트래픽 예측기를 제시하였다. 이것은 주기적으로 샘플링된 현재의 송신버퍼크기와 지금까지 사용되었던 버퍼크기 예측값에 서로 다른 가중치를 부여하여 변화하는 트래픽에 적응하도록 한다. 이러한 시스템에 대하여 OMNET++기반의 시뮬레이터를 구현하여 적응정도와 에너지 절감효과를 분석하였다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.307-315
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• 2015

Recently, Smart Home System(SHS) is applied in order to provide comfort, energy efficient and better security to the residence. Thus, by introducing the SHS in the house of elderly people, it is possible to provide a convenient and safe life for old people especially living alone. This paper presents the design and implementation of a low cost but yet flexible and secure smart-phone based SHS. The design is based on inter-working between Arduino board with Bluetooth and Arduino board with Ethernet shield, and the home monitor/appliances are connected to the input/output ports of this board via sensors/relays. In addition, when the old man is put on an emergency, the proposed system will automatically notify it the family. Therefore, we have implemented an inexpensive and efficient SHS for the elderly living alone by inter-working smart phones, internet server and Arduino micro-controller.

• 한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신설비학회 2008년도 정보통신설비 학술대회
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• pp.368-371
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• 2008

홈 네트워크내에서 Always-on 기기 특성으로 인하여 불필요한 에너지를 소비하는 경우가 전체 소모전력량의 60%이상을 차지한다. 그러므로 이러한 에너지 소비를 줄일 수 있는 방안에 대한 연구의 필요성이 점차 증대되고 있으며, 본고에서 연구한 Ethement 기반의 트래픽량에 의한 대기모드 전환 알고리즘은 에너지 절감에 매우 유용한 연구기술이라 할 수 있다. 이에, 본고에서는 idle time때의 네트워크 에너지 소비를 절감하기 위한 대기전력 지원형 Green Ethernet Gateway시스템설계 및 구현방안과 시스템 대기모드상태를 최대한 연장하여 energy efficient효과를 향상시키기 위한 Proxying 기반 control policy를 제안한다. 일반적으로 홈네트워크의 네트워크 연결은 ethemet을 중심으로 이루어지며, 대부분 게이트웨이를 기반으로 그 연결이 구성된다. 그러나 홈네트워크의 일반적인 동작시간이 8시간 내외인데도 불구하고, 네트워크 연결을 위해서 full Power 상태를 유지해야하는 기존의 energy unaware기반의 게이트웨이 구조로는 에너지측면에서 막대한 에너지 낭비를 초래한다. 이에 본고에서는 게이트웨이에서의 에너지 절감을 위한 트래픽량 기반의 대기모드 지원형 시스템을 구현하고 실제 홈네트워크 적용을 통한 에너지 절약효과를 실험한다. 또한 활성모드, 대기모드간 전환을 효과적으로 하기 위한 layer 2,3 Packe기반의 지능형 Proxying 알고리즘을 이용한 control policy를 제안한다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권4호
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• pp.540-550
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• 2016

Since energy efficiency has become a significant concern for network infrastructure, next-generation network devices are expected to have embedded advanced power management capabilities. However, how to effectively exploit the green capabilities is still a big challenge, especially given the high heterogeneity of devices and their internal architectures. In this paper, we introduce a hierarchical power management architecture (HPMA) which represents physical components whose power can be monitored and controlled at various levels of a device as entities. We use energy aware state (EAS) as the power management setting mode of each device entity. The power policy controller is capable of getting information on how many EASes of the entity are manageable inside a device, and setting a certain EAS configuration for the entity. We propose the optimal local control policy which aims to minimize the router power consumption while meeting the performance constraints. A first-order Markov chain is used to model the statistical features of the network traffic load. The dynamic EAS configuration problem is formulated as a Markov decision process and solved using a dynamic programming algorithm. In addition, we demonstrate a reference implementation of the HPMA and EAS concept in a NetFPGA frequency scaled router which has the ability of toggling among five operating frequency options and/or turning off unused Ethernet ports.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제1권4호
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• pp.435-447
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• 2006

This paper presents an application of the parallel Adaptive Evolutionary Algorithm (AEA) to search an optimal solution of the service restoration in electric power distribution systems, which is a discrete optimization problem. The main objective of service restoration is, when a fault or overload occurs, to restore as much load as possible by transferring the de-energized load in the out of service area via network reconfiguration to the appropriate adjacent feeders at minimum operational cost without violating operating constraints. This problem has many constraints and it is very difficult to find the optimal solution because of its numerous local minima. In this investigation, a parallel AEA was developed for the service restoration of the distribution systems. In parallel AEA, a genetic algorithm (GA) and an evolution strategy (ES) in an adaptive manner are used in order to combine the merits of two different evolutionary algorithms: the global search capability of the GA and the local search capability of the ES. In the reproduction procedure, proportions of the population by GA and ES are adaptively modulated according to the fitness. After AEA operations, the best solutions of AEA processors are transferred to the neighboring processors. For parallel computing, a PC cluster system consisting of 8 PCs was developed. Each PC employs the 2 GHz Pentium IV CPU and is connected with others through switch based fast Ethernet. To show the validity of the proposed method, the developed algorithm has been tested with a practical distribution system in Korea. From the simulation results, the proposed method found the optimal service restoration strategy. The obtained results were the same as that of the explicit exhaustive search method. Also, it is found that the proposed algorithm is efficient and robust for service restoration of distribution systems in terms of solution quality, speedup, efficiency, and computation time.