KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.10
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pp.5013-5034
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2019
In the Peer-to-Peer (P2P) streaming systems, peers randomly form a network overlay to share video resources with a data scheduling scheme. A data scheduling scheme can have a great impact on system performance, which should achieve two optimal objectives at the same time ideally. The two optimization objectives are to improve the perceived video quality and maximize the network throughput, respectively. Maximizing network throughput means improving the utilization of peer's upload bandwidth. However, maximizing network throughput will result in a reduction in the perceived video quality, and vice versa. Therefore, to achieve the above two objects simultaneously, we proposed a new data scheduling scheme based on multi-objective particle swarm optimization data scheduling scheme, called MOPSO-DS scheme. To design the MOPSO-DS scheme, we first formulated the data scheduling optimization problem as a multi-objective optimization problem. Then, a multi-objective particle swarm optimization algorithm is proposed by encoding the neighbors of peers as the position vector of the particles. Through extensive simulations, we demonstrated the MOPSO-DS scheme could improve the system performance effectively.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.2
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pp.473-493
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2019
5G vehicular communication is one of key enablers in next generation intelligent transportation system (ITS), that require ultra-reliable and low latency communication (URLLC). To meet this requirement, a new hybrid vehicular network structure which supports both centralized network structure and distributed structure is proposed in this paper. Based on the proposed network structure, a new vehicular network utility model considering the latency and reliability in vehicular networks is developed based on Euclidean norm theory. Building on the Pareto improvement theory in economics, a vehicular network uplink optimization algorithm is proposed to optimize the uplink utility of vehicles on the roads. Simulation results show that the proposed scheme can significantly improve the uplink vehicular network utility in vehicular networks to meet the URLLC requirements.
In this paper, shape optimization based on three-dimensional flow analysis has been performed for impeller design of centrifugal compressor. To evaluate the objective function of an isentropic efficiency, Reynolds-averaged Navier-Stokes equations are solved with SST (Shear Stress Transport) turbulence model. The governing equations are discretized by finite volume approximations. The optimization techniques based on the radial basis neural network method are used for the optimization. Latin hypercube sampling as design of experiments is used to generate thirty design points within design space. Sequential quadratic programming is used to search the optimal point based on the radial basis neural network model. Four geometrical variables concerning impeller shape are selected as design variables. The results show that the isentropic efficiency is enhanced effectively from the shape optimization by the radial basis neural network method.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.2
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pp.514-537
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2020
Wireless sensor network (WSN) is a distributed network composed of many sensory nodes. It is precisely due to the clustering unevenness and cluster head election randomness that the energy consumption of WSN is excessive. Therefore, a many-objective optimization WSN energy balance model is proposed for the first time in the clustering stage of LEACH protocol. The four objective is considered that the cluster distance, the sink node distance, the overall energy consumption of the network and the network energy consumption balance to select the cluster head, which to better balance the energy consumption of the WSN network and extend the network lifetime. A many-objective optimization algorithm to optimize the model (LEACH-ABF) is designed, which combines adaptive balanced function strategy with penalty-based boundary selection intersection strategy to optimize the clustering method of LEACH. The experimental results show that LEACH-ABF can balance network energy consumption effectively and extend the network lifetime when compared with other algorithms.
Sunny, Mohammed R.;Mulani, Sameer B.;Sanyal, Subrata;Kapania, Rakesh K.
Advances in Computational Design
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v.1
no.3
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pp.235-251
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2016
We have performed a design optimization of a stiffened panel with curvilinear stiffeners using an artificial neural network (ANN) residual kriging based surrogate modeling approach. The ANN residual kriging based surrogate modeling involves two steps. In the first step, we approximate the objective function using ANN. In the next step we use kriging to model the residue. We optimize the panel in an iterative way. Each iteration involves two steps-shape optimization and size optimization. For both shape and size optimization, we use ANN residual kriging based surrogate model. At each optimization step, we do an initial sampling and fit an ANN residual kriging model for the objective function. Then we keep updating this surrogate model using an adaptive sampling algorithm until the minimum value of the objective function converges. The comparison of the design obtained using our optimization scheme with that obtained using a traditional genetic algorithm (GA) based optimization scheme shows satisfactory agreement. However, with this surrogate model based approach we reach optimum design with less computation effort as compared to the GA based approach which does not use any surrogate model.
The printed circuit heat exchanger (PCHE) with airfoil fins has the benefits of high compactness, high efficiency and superior heat transfer performance. A novel multi-objective optimization approach is presented to design the airfoil fin PCHE in this paper. Three optimization design variables (the vertical number, the horizontal number and the staggered number) are obtained by means of dimensionless airfoil fin arrangement parameters. And the optimization objective is to maximize the Nusselt number (Nu) and minimize the Fanning friction factor (f). Firstly, in order to investigate the impact of design variables on the thermal-hydraulic performance, a parametric study via the design of experiments is proposed. Subsequently, the relationships between three optimization design variables and two objective functions (Nu and f) are characterized by an improved particle swarm optimization-backpropagation artificial neural network. Finally, a multi-objective optimization is used to construct the Pareto optimal front, in which the non-dominated sorting genetic algorithm II is used. The comprehensive performance is found to be the best when the airfoil fins are completely staggered arrangement. And the best compromise solution based on the TOPSIS method is identified as the optimal solution, which can achieve the requirement of high heat transfer performance and low flow resistance.
This study develops a neural network for solving optimization problems. Hopfield network has been used for such problems, but it frequently gives abnormal solutions or non-optimal solutions. Moreover, it takes much time for solving a solution. To overcome such disadvantages, this study adopts a neural network whose output nodes change with a small value at every evolution, and the proposed neural network is applied to solve ALB (Assembly Line Balancing) problems . Given a precedence diagram and a required number of workstations, an ALB problem is solved while achieving even distribution of workload among workstations. Here, the workload variance is used as the index of workload deviation, and is reflected to an energy function. The simulation results show that the proposed neural network yields good results for solving ALB problems with high success rate and fast execution time.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.18
no.9
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pp.36-43
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2019
Turning, a main machining process, is a widespread process in metal cutting industries. Many researchers have investigated the effects of process parameters on the machining process. In the turning process, input variables including cutting speed, feed, and depth of cut are generally used. Surface roughness and electric current consumption are used as output variables in this study. We construct a simulation model for the turning process using a neural network, which predicts the output values based on input values. In the neural network, obtaining the appropriate set of weights, which is called training, is crucial. In general, back propagation (BP) is widely used for training. In this study, techniques such as ant colony optimization (ACO) and particle swarm optimization (PSO) as well as BP were used to obtain the weights in the neural network. Particularly, two combined techniques of ACO_BP and PSO_BP were utilized for training the neural network. Finally, the performances of the two techniques are compared with each other.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.6
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pp.2504-2526
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2016
Wireless sensors are always deployed in brutal environments, but as we know, the nodes are powered only by non-replaceable batteries with limited energy. Sending, receiving and transporting information require the supply of energy. The essential problem of wireless sensor network (WSN) is to save energy consumption and prolong network lifetime. This paper presents a new communication protocol for WSN called Dynamical Threshold Control Algorithm with three-parameter Particle Swarm Optimization and Ant Colony Optimization based on residual energy (DPA). We first use the state of WSN to partition the region adaptively. Moreover, a three-parameter of particle swarm optimization (PSO) algorithm is proposed and a new fitness function is obtained. The optimal path among the CHs and Base Station (BS) is obtained by the ant colony optimization (ACO) algorithm based on residual energy. Dynamical threshold control algorithm (DTCA) is introduced when we re-select the CHs. Compared to the results obtained by using APSO, ANT and I-LEACH protocols, our DPA protocol tremendously prolongs the lifecycle of network. We observe 48.3%, 43.0%, and 24.9% more percentages of rounds respectively performed by DPA over APSO, ANT and I-LEACH.
A cross-layer optimization is becoming a popular design methodology for the IP based next generation wireless network. We begin by investigating a cross-layer optimization scheme to enhance the system performance in wireless networks. By applying cross-layer optimization methodology to WiBro distributed network, the WiBro systems are expected to gain significant performance improvement and resource utilization enhanced. For further study we highlight some open challenges and new opportunities for cross-layer design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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