• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제8권2호
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• pp.107-118
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• 2014

One interesting problem regarding wireless local area network (WLAN) ad-hoc networks is the effective mitigation of hidden nodes. The WLAN standard IEEE 802.11 provides request to send/clear to send (RTS/CTS) as mitigation for the hidden node problem; however, this causes the exposed node problem. The first 802.11 standard provided only two transmission rates, 1 and 2 Mbps, and control frames, such as RTS/CTS assumed to be sent at 1 Mbps. The 802.11 standard has been enhanced several times since then and now it supports multi-rate transmission up to 65 Mbps in the currently popular 802.11n (20 MHz channel, single stream with long guard interval). As a result, the difference in transmission rates and coverages between the data frame and control frame can be very large. However adjusting the RTS/CTS transmission rate to optimize network throughput has not been well investigated. In this paper, we propose a method to decrease the number of exposed nodes by increasing the RTS transmission rate to decrease RTS coverage. Our proposed method, Asymmetric Range by Multi-Rate Control (ARMRC), can decrease or even completely eliminate exposed nodes and improve the entire network throughput. Experimental results by simulation show that the network throughput in the proposed method is higher by 20% to 50% under certain conditions, and the proposed method is found to be effective in equalizing dispersion of throughput among nodes.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권2A호
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• pp.153-164
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• 2010

본 논문은 무선 애드혹 네트워크에서 채널 효율성 및 네트워크 성능 향상을 위한 멀티채널 MAC 프로토콜을 제안한다. 멀티채널 MAC 프로토콜 설계에는 랑데부 문제(rendezvous problem)와 멀티채널 히든 노드 문제 등 두개의 주요한 문제가 있다. 기존에 제안된 여러 멀티채널 MAC 프로토콜에서는 하나의 채널을 공통 컨트롤 채널로 사용하여 컨트롤 패킷 교환을 통해 이러한 문제들을 해결하였는데, 이것은 데이터 채널이 증가할수록 높은 경쟁으로 인한 공통 컨트롤 채널의 병목 현상을 초래하여 비효율적인 데이터 채널 이용의 원인이 된다. 본 논문에서 제안하는 멀티채널 MAC 프로토콜은 멀티채널 히든 노드 문제를 해결하기 위해 TDMA 방식을 사용하였고, 데이터를 동시에 송수신할 수 있도록 하여 네트워크 성능을 높인다. 또한 공통 컨트롤 채널을 사용하지 않기 때문에 공통 컨트롤 채널 병목 현상이 발생하지 않고, 전송 또는 수신할 데이터가 없는 노드는 슬립(sleep) 상태를 유지하도록 하여 에너지 절감(energy savings)이 가능하다. 모의실험결과는 제안한 MAC 프로토콜이 기존의 방법에 비해 네트워크 성능 및 채널 효율성을 향상시키고 에너지를 절감할 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제5권2호
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• pp.30-36
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• 2000

은닉노드는 주어진 문제에서 입력패턴(input pattern)들의 특징을 구분해주는 중요한 역할을 한다. 이 때문에 최적의 은닉노드 수로 구성된 신경망 구조가 성능에 가장 큰 영향을 주는 요인으로 중요성이 대두되고 있다. 그러나 역전파(back-propagation) 학습 알고리즘을 기반으로 하여 은닉노드 수를 결정하는데는 문제점이 있다. 은닉노드 수가 너무 적게 지정되면 주어진 입력패턴을 충분히 구분할 수 없게 되어 완전한 학습이 이루어지지 않는 반면, 너무 많이 지정하면 불필요한 연산의 실행과 기억장소의 낭비로 과적응(overfitting)이 일어나 일반성이 떨어져 인식률이 낮아지기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 백 프로퍼게이션 알고리즘을 이용하여 학습을 수행하는 다층 신경망의 학습오차 감소와 수렴율 개선을 위하여 신경망을 구성하는 매개변수를 가지고 은닉노드의 특징 값을 구하고, 그 값은 은닉노드를 제거(pruning)하기 위한 평가치로 사용된다. 구해진 특징 값 중 최대 값과 최소 값을 갖는 노드를 감소(pruning)대상에서 제외하고 나머지 은닉노드 특징 값의 평균과 각 은닉노드의 특징 값을 비교하여 평균보다 작은 특징 값을 갖는 은닉노드를 pruning시키므로서 다층 신경망의 최적 구조를 결정하여 신경망의 학습 속도를 개선하고자 한다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제16C권1호
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• pp.133-142
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• 2009

이 논문에서는 은닉 노드(hidden node)들이 있는 환경에서 IEEE 802.15.4의 성능을 정확하게 예측할 수 있는 수학적 모델을 제시한다. 기존의 802.15.4 성능 분석을 위한 수학적 모델은 은닉 노드들이 없는, 즉 모든 노드들은 다른 노드들의 전송 상태를 측정할 수 있는 이상적인 상황만을 고려하였다. 그러나 노드들의 배치에 따라서 은닉 노드들이 빈번하게 발생할 수 있어, 기존의 모델들은 현실적 환경에서 802.15.4의 성능을 정확히 측정하지 못하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 이 논문에서 제안한 모델은 기존의 802.15.4의 성능 모델에 은닉노드의 성능 영향 모델을 추가하였다. 제안한 802.15.4의 수학적 성능 모델에 의하면 작은 은닉 노드의 수에 의해 성능이 급격하게 저하된다. 일례로 전체 노드의 5%가 은닉노드일 때 802.15.4의 성능이 최대 62% 저하된다. 이러한 예측한 결과는 ns-2의 시뮬레이션 결과와 비교할 때, 최대 6%의 오류한도에서 동일하다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권12B호
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• pp.1066-1074
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• 2008

본 논문에서는 충돌이 잦은 무선 저속 Personal Area Network에서 펄스 (pulse) 신호를 이용한 효율적인 그룹폴링 알고리즘을 제안한다. 현재 IEEE 802.15.4 (LR-WPAN) 표준은 저속, 저가, 저 전력 소모를 목표로 한다. 하지만, 최근 LR-WPAN (Low Rate Wireless PAN)의 응용범위가 확대되고 이에 따라 잦은 충돌이 발생하는 상황 또한 늘어나고 있다. 여기서 충돌의 대부분은 '히든노드 문제'로 인하여 발생되고 이는 CSMA/CA 만으로 해결하기 어렵고 연속해서 일어날 경우 네트워크 성능을 크게 저하시킨다. 또한, 현재 히든노드 충돌에 관한 대부분의 연구는 연속된 충돌이 잦은 상황에서 많은 채널 낭비를 유발한다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 잦은 충돌 상황이 발생하였을 때 이미 그룹핑 되어 있는 PAN을 전제로 펄스신호를 이용하여 각 그룹에게 채널 할당과 순서를 정해주고 할당 받은 그룹의 노드들만 경쟁 시킨다. 이에 따라 데이터를 보내기 위해 경쟁하는 노드의 수가 현저히 줄어 연속된 충돌을 줄이고, 충돌로 인한 채널낭비와 낮은 데이터 전송률이 보다 향상되어, 잦은 충돌로 인한 네트워크의 손상을 막는다. 이러한 성능 향상을 NS-2 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제30권3C호
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• pp.141-146
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• 2005

The authors investigate the convergence speed problem of nonlinear adaptive equalization. Convergence constraints and time constant of radial basis function network using stochastic gradient (RBF-SG) algorithm is analyzed and a method of making time constant independent of hidden-node output power by using sample-by-sample node output power estimation is derived. The method for estimating the node power is to use a single-pole low-pass filter. It is shown by simulation that the proposed algorithm gives faster convergence and lower minimum MSE than the RBF-SG algorithm.

• 한국경영과학회:학술대회논문집
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• 대한산업공학회/한국경영과학회 2002년도 춘계공동학술대회
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• pp.8-14
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• 2002

This article presents a new algorithm for the K Shortest Paths Problem which develops initial K shortest paths, and repeal to expose hidden shortest paths with dual approach and to replace the longest path in the present K paths. The initial solution which comprises K shortest paths among shortest paths to traverse each arc is made from bidirectional Dijkstra algorithm. When a crossing node that have two or more inward arcs is found at least three time by turns in this K shortest paths, one inward arc of this crossing node, which has minimum detouring distance, is chosen, and a new path is exposed with joining a detouring subpath from source to this inward arc and a spur of a feasible path from this crossing node to sink. This algorithm, requires worst case time complexity of $O(Kn^2),\;and\;O(n^2)$ in the case $K{\leq}3$.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.39-45
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• 2011

본 논문에서는 무선 인지 애드 혹 네트워크에서 다중 채널 숨겨진 지국 문제(hidden terminal problem)를 해결하고 네트워크 성능을 향상시키기 위하여, 이웃 휴지 노드(idle node)들을 활용하는 효율적인 다중 채널 MAC 프로토콜을 제안한다. 제안된 알고리즘은 각 노드가 단일 송수신기를 갖고, 제어 메시지 교환을 위한 공동 제어 채널을 활용하는 무선 인지 애드 혹 네트워크에 활용될 수 있다. 특히, 제안된 알고리즘에서는 데이터를 교환하고자 하는 통신 노드들이 한 홉(hop) 밖에서 사용되고 있는 데이터 채널에 대한 정보를 가지고 있는 이웃 휴지 노드들을 활용하여 데이터 채널을 선택함으로써 다중 채널 숨겨진 지국 문제를 효율적으로 해결할 수 있다. 시뮬레이션을 통해, 제안된 알고리즘이 중 채널 숨겨진 지국 문제를 최소화하고 2차 사용자간의 데이터 채널 선택시 발생하는 출돌(collision)을 줄임으로써 네트워크의 처리율을 증가시킬 수 있음을 보였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권4호
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• pp.684-702
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• 2011

This paper proposes a TDMA-based multichannel medium access control (MAC) protocol for QoS provisioning in mobile ad hoc networks (MANETs) that enables nodes to transmit their packets in distributed channels. The IEEE 802.11 standard supports multichannel operation at the physical (PHY) layer but its MAC protocol is designed only for a single channel. The single channel MAC protocol does not work well in multichannel environment because of the multichannel hidden terminal problem. Our proposed protocol enables nodes to utilize multiple channels by switching channels dynamically, thus increasing network throughput. Although each node of this protocol is equipped with only a single transceiver but it solves the multichannel hidden terminal problem using temporal synchronization. The proposed energy efficient multichannel MAC (EM-MAC) protocol takes the advantage of both multiple channels and TDMA, and achieves aggressive power savings by allowing nodes that are not involved in communications to go into power saving "sleep mode". We consider the problem of providing QoS guarantee to nodes as well as to maintain the most efficient use of scarce bandwidth resources. Our scheme improves network throughput and lifetime significantly, especially when the network is highly congested. The simulation results show that our proposed scheme successfully exploits multiple channels and significantly improves network performance by providing QoS guarantee in MANETs.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 가을 학술발표논문집 Vol.32 No.2 (1)
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• pp.310-312
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• 2005

무선 Ad-hoc 네트워크상에서 hidden node problem을 해결하기 위해 도입된 RTS/CTS의 사용여부는 네트워크의 처리량(throughput)에 영향을 미친다. 이는 RTS/CTS가 hidden node problem을 해결해주지만 거기에서 발생하는 overhead 때문에 처리량이 떨어질 수도 있기 때문이다. 기존 관련 연구에서는 RTS/CTS의 사용여부를 패킷의 크기에 따라 달리 해야 한다고 말하고 있다. 그리고 이를 구현하기 위해서 RTSThreshold라는 값을 사용하고 있다. 만약 이 값보다 패킷의 크기가 작으면 RTS/CTS는 사용 되지 않고, 만약 이 값보다 패킷의 크기가 크면 RTS/CTS가 사용된다. 이렇게 RTS/CTS의 사용여부를 결정해주는 RTSThreshold값을 결정하기 위해선 네트워크의 처리량에 영향을 줄 수 있는 모든 인자들을 고려해 보아야 할 것이다. 조사한 바에 의하면 이미 관련 연구에서 physical preamble의 크기, 노드의 수, 그리고 data rate와 RTSThreshold와의 관계를 연구 했었지만, 그밖에 네트워크의 처리량에 영향을 줄 수 있는 carrier sense range나 네트워크의 크기와의 관계는 연구가 되지 않았었다. 따라서 본 논문에서는 이 두가지 인자와 RISThreshold와의 관계를 살펴보고자 모의실험을 수행하였고 그 결과를 분석하였다. 두 인자가 어느 정도 RTSThreshold를 결정하는데 영향을 줄 것이라 예상했었지만, 실험 결과를 분석한 결과 carrier sense range나 네트워크의 크기는 RTSThreshold를 결정하는데 크게 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.