• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권4호
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• pp.1293-1316
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• 2021

Using directional antennas in wireless Ad hoc networks has many superiorities, including reducing interference, extending transmission range, and increasing space division multiplexing. However, directional transmission introduces two problems: deafness and directional hidden terminals problems. We observe that these problems result in saturation throughput disparity among the competing flows in directional CSMA/CA based Ad hoc networks and bring challenges for modeling the saturation throughput of the flows. In this article, we concentrate on how to model and analyze the saturation throughput disparity of different flows in directional CSMA/CA based Ad hoc networks. We first divide the collisions occurring in the transmission process into directional instantaneous collisions and directional persistent collisions. Then we propose a four-dimensional Markov chain to analyze the transmission state for a specific node. Our model has three different kinds of processes, namely back-off process, transmission process and freezing process. Each process contains a certain amount of continuous time slots which is defined as the basic time unit of the directional CSMA/CA protocols and the time length of each slot is fixed. We characterize the collision probabilities of the node by the one-step transition probability matrix in our Markov chain model. Accordingly, we can finally deduce the saturation throughput for each directional data stream and evaluate saturation throughput disparity for a given network topology. Finally, we verify the accuracy of our model by comparing the deviation of analytical results and simulation results.

• 융합보안논문지
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• 제20권4호
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• pp.71-80
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• 2020

사이버전 훈련 시스템에 현실감 있는 트래픽을 제공하기 위해서는 사전에 트래픽 유통계획 작성과 정상/위협 데이터셋을 이용한 훈련데이터셋 생성이 필요하다. 본 논문은 사이버전 훈련 시스템에 실제 환경과 같은 배경 트래픽을 제공하기 위한 트래픽 유통계획 저작과 훈련데이터셋을 생성하는 방법의 설계와 구현 결과를 제시한다. 트래픽 유통계획은 트래픽을 유통할 훈련 환경의 네트워크 토폴로지와 실제 및 모의환경에서 수집한 트래픽 속성 정보를 이용하여 저작하는 방법을 제안한다. 트래픽 유통계획에 따라 훈련데이터셋을 생성하는 방법은 단위트래픽을 이용하는 방법과 프로토콜의 비율을 이용하는 혼합트래픽 양상 방법을 제안한다. 구현한 도구를 이용하여 트래픽 유통계획을 저작하고, 유통계획에 따른 훈련데이터셋 생성결과를 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권10호
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• pp.1551-1558
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• 2022

본 논문에서는 FEC (Fog/Edge Computing) 환경에서 다중 분기구조의 부분 오프로딩을 위해 모바일 장치와 에지서버로 구성된 2계층 협력 컴퓨팅 시스템을 제안한다. 제안 시스템은 다중 분기구조에 대한 재구성 선형화 기법을 적용하여 응용 서비스 처리를 분할하는 알고리즘과 모바일 장치와 에지 서버 간의 부분 오프로딩을 통한 최적의 협업 알고리즘을 포함한다. 또한 계산 오프로딩 및 CNN 계층 스케줄링을 지연시간 최소화 문제로 공식화하고 시뮬레이션을 통해 제안 시스템의 효과를 분석한다. 실험 결과 제안 알고리즘은 DAG 및 체인 토폴로지 모두에 적합하고 다양한 네트워크 조건에 잘 적응할 수 있으며, 로컬이나 에지 전용 실행과 비교하여 효율적인 작업 처리 전략 및 처리시간을 제공한다. 또한 제안 시스템은 모바일 장치에서의 응용 서비스 최적 실행을 위한 모델의 경량화 및 에지 리소스 워크로드의 효율적 분배 관련 연구에 적용 가능하다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권11호
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• pp.3694-3722
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• 2022

In today's globalized world, there is no transparency in exchanging data and information between producers and consumers. However, these tasks experience many challenges, such as administrative barriers, confidential data leakage, and extensive time delays. To overcome these challenges, we propose a decentralized, secured, and verified smart chain framework using Ethereum Smart Contract which employs Inter Planetary File Systems (IPFS) and MongoDB as storage systems to automate the process and exchange information into blocks using the Tendermint algorithm. The proposed work promotes complete traceability of the product, ensures data integrity and transparency in addition to providing security to their personal information using the Lelantos mode of shipping. The Tendermint algorithm helps to speed up the process of validating and authenticating the transaction quickly. More so in this time of pandemic, it is easier to meet the needs of customers through the Ethermint Smart Chain, which increases customer satisfaction, thus boosting their confidence. Moreover, Smart contracts help to exploit more international transaction services and provide an instant block time finality of around 5 sec using Ethermint. The paper concludes with a description of product storage and distribution adopting the Ethermint technique. The proposed system was executed based on the Ethereum-Tendermint Smart chain. Experiments were conducted on variable block sizes and the number of transactions. The experimental results indicate that the proposed system seems to perform better than existing blockchain-based systems. Two configuration files were used, the first one was to describe the storage part, including its topology. The second one was a modified file to include the test rounds that Caliper should execute, including the running time and the workload content. Our findings indicate this is a promising technology for food supply chain storage and distribution.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권7호
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• pp.2257-2285
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• 2022

Cyber-physical systems (CPS) have been growing exponentially due to improved cloud-datacenter infrastructure-as-a-service (CDIaaS). Incremental expandability (scalability), Quality of Service (QoS) performance, and reliability are currently the automation focus on healthy Tier 4 CDIaaS. However, stable QoS is yet to be fully addressed in Cyber-physical data centers (CP-DCS). Also, balanced agility and flexibility for the application workloads need urgent attention. There is a need for a resilient and fault-tolerance scheme in terms of CPS routing service including Pod cluster reliability analytics that meets QoS requirements. Motivated by these concerns, our contributions are fourfold. First, a Distributed Non-Recursive Cloud Model (DNRCM) is proposed to support cyber-physical workloads for remote lab activities. Second, an efficient QoS stability model with Routh-Hurwitz criteria is established. Third, an evaluation of the CDIaaS DCN topology is validated for handling large-scale, traffic workloads. Network Function Virtualization (NFV) with Floodlight SDN controllers was adopted for the implementation of DNRCM with embedded rule-base in Open vSwitch engines. Fourth, QoS evaluation is carried out experimentally. Considering the non-recursive queuing delays with SDN isolation (logical), a lower queuing delay (19.65%) is observed. Without logical isolation, the average queuing delay is 80.34%. Without logical resource isolation, the fault tolerance yields 33.55%, while with logical isolation, it yields 66.44%. In terms of throughput, DNRCM, recursive BCube, and DCell offered 38.30%, 36.37%, and 25.53% respectively. Similarly, the DNRCM had an improved incremental scalability profile of 40.00%, while BCube and Recursive DCell had 33.33%, and 26.67% respectively. In terms of service availability, the DNRCM offered 52.10% compared with recursive BCube and DCell which yielded 34.72% and 13.18% respectively. The average delays obtained for DNRCM, recursive BCube, and DCell are 32.81%, 33.44%, and 33.75% respectively. Finally, workload utilization for DNRCM, recursive BCube, and DCell yielded 50.28%, 27.93%, and 21.79% respectively.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.517-522
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• 2021

장거리 파장 분할 시스템을 위해 해결해야 하는 광 색 분산과 비선형 현상에 의한 광 신호 왜곡을 보상할 수 있는 광 위상 공액과 결합된 분산 제어 링크를 네트워크 토폴로지의 유연성 관점에서 제안하고 분석하였다. 비선형 효과에 의해 왜곡되는 광 신호의 보상을 위해 적용된 광 위상 공액기는 전체 전송로 중간이 아닌 곳에 위치시켰다. 그리고 광 위상 공액기를 중심으로 전반 전송 구획과 후반 전송 구획을 구성하는 각각의 중계 구간의 잉여 분산 (RDPS; residual dispersion per span)을 서로 다르게 한 분산 제어 링크를 적용하였다. 각 중계 구간의 RDPS가 전반 전송 구획과 후반 전송 구획의 전체 잉여 분산을 같게 만드는 값이 아닌 그 근처의 서로 다른 값으로 결정되어야 왜곡된 광 신호 보상에 효과적이라는 것을 시뮬레이션 결과를 통해 확인하였다.

• Wind and Structures
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• 제39권1호
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• pp.1-14
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• 2024

Widespread damages from extreme winds have attracted lots of attentions of the resilience assessment of power distribution systems. With many related environmental parameters as well as numerous power infrastructure components, such as poles and wires, the increased challenge of power asset management before, during and after extreme events have to be addressed to prevent possible cascading failures in the power distribution system. Many extreme winds from weather events, such as hurricanes, generate widespread damages in multiple areas such as the economy, social security, and infrastructure management. The livelihoods of residents in the impaired areas are devastated largely due to the paucity of vital utilities, such as electricity. To address the challenge of power grid asset management, power system clustering is needed to partition a complex power system into several stable clusters to prevent the cascading failure from happening. Traditionally, system clustering uses the Binary Decision Diagram (BDD) to derive the clustering result, which is time-consuming and inefficient. Meanwhile, the previous studies considering the weather hazards did not include any detailed weather-related meteorologic parameters which is not appropriate as the heterogeneity of the parameters could largely affect the system performance. Therefore, a fragility-based network hierarchical spectral clustering method is proposed. In the present paper, the fragility curve and surfaces for a power distribution subsystem are obtained first. The fragility of the subsystem under typical failure mechanisms is calculated as a function of wind speed and pole characteristic dimension (diameter or span length). Secondly, the proposed fragility-based hierarchical spectral clustering method (F-HSC) integrates the physics-based fragility analysis into Hierarchical Spectral Clustering (HSC) technique from graph theory to achieve the clustering result for the power distribution system under extreme weather events. From the results of vulnerability analysis, it could be seen that the system performance after clustering is better than before clustering. With the F-HSC method, the impact of the extreme weather events could be considered with topology to cluster different power distribution systems to prevent the system from experiencing power blackouts.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제29권8호
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• pp.113-122
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• 2024

본 논문에서는 디지털 트윈과 같은 실제 도로 환경에서 차량용 애드혹 네트워크(VANET)의 시뮬레이션을 실행하기 위한 기존 시뮬레이터를 면밀한 조사가 수행되었다. 신중한 검토 후에, 오픈소스로 공개되어 있을 뿐만 아니라 효율적인 성능을 가지는 OSM(OpenStreetMap), SUMO(Simulation of Urban MObility), OMNeT++를 결합한 시뮬레이터를 선택되었다. 또한, 이 통합 시뮬레이터를 사용하여 단순한 가상 도로 환경과 실제 도로 환경 모두에서 VANET 시뮬레이션을 수행하였고, 그 결과 두 유형의 환경 간에 VANET 성능에 상당한 차이가 있음을 확인했으며, 안정적인 VANET 운영을 위해 현실적인 도로 및 교통 환경을 고려해야 할 필요가 있음을 확인하였다. 추가적으로, 또 다른 시뮬레이션 결과에서는 차량 밀도가 감소하고 네트워크 토폴로지의 동적 변화가 증가함에 따라 성능 저하가 관찰되는 등 상당한 성능 변동성이 있는 것으로 나타나기도 하였다. 이러한 결과들을 통해, VANET을 실제 환경에서 운용하기 위해서는, 단순한 가상 도로 환경에 의존하지 않아야하며, VANET 연구에서 디지털 트윈 기반 접근 방식을 통해 실제 도로 및 교통 상황을 시뮬레이션해야 할 필요성을 확인할 수 있다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제8C권1호
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• pp.60-67
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• 2001

인터넷에서 멀티미디어 서비스를 지원하기 위한 멀티캐스트 프로토콜은 트리 구성 방식에 따라 공유 트리 방식과 소스 기반 트리 방식으로 나눌 수 있는데, 공유 트리 방식이 확장성 측면에서 보다 우수하다고 알려져 있다. 공유 트리 방식에서 QoS를 만족시키기 위해 고려해야 할 핵심 사항 중 하나인 RP (Rendezvous Point) 선정에 대하여 일반적으로 QoS 제약 조건에 따라 별도의 과정을 거쳐 RP를 계산하는 방식으로 연구가 되고 있다. 또한 멀티캐스트 그룹 멤버가 동적으로 가입 또는 탈퇴를 할 경우에는 초기에 설정된 RP가 신규 멤버까지는 QoS를 만족시키지 못하는 경우가 발생하게 되므로, 신규멤버 까지 QoS를 보장하는 새로운 RP를 재선정할 필요가 있는데, RP재선정에 관한 기존 연구는 매우 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 공유 트리 방식에서 RP 초기 선정 방식과 RP 재선정 방식에 RTCP(Real Time Control Protocol) 패킷을 이용하는 새로운 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방식은 멀티미디어 서비스를 제공할 때 이용하는 RTCP 패킷을 그대로 활용함으로써 RP계산을 위한 별도의 정보 수집 과정을 필요로 하지 않는다. 모의 실험을 통하여 제안된 방식이 초기 RP선정 시 에는 임의 선정, 위상 기반 선정 방식보다 40∼50% 정도, 멀티캐스트 그룹멤버의 동적 변화 시에는 초기 RP를 그대로 이용하는 방식보다 50% 정도의 개선 효과를 보였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제27권2호
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• pp.177-187
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• 2000

최근 몇 년간 클리스터링 기반 다중 프로세서 시스템에서의 상호 연결망으로서의 버스의 제약을 극복하기 위한 단방향 지점간 링크를 이용한 링 구조가 제안되었다. 하지만 계속되는 프로세서의 고속화와 지역 버스 및 메모리의 고성능화로 인해 지점간 링크의 현재 표준 대역폭으로는 시스템 확장성에 한계를 보이며 이에 따라 대역폭 확장에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 클리스터링 기반 다중프로세서 시스템으로 개발된 PANDA 시스템을 기본 모델로 채택한다. 최근 대중화된 프로세서 및 지역 버스의 사양을 반영한 모의실험을 통해 현재의 지점간 링크가 전체 시스템 성능에 병목이 됨을 보여주고 두 배 이상의 대역폭 확장이 필요함을 보인다. 상호 연결망의 대역폭을 확장하기 위해, 두 배 증가된 대역폭을 지닌 새로운 링크를 개발하는 것은 과다한 설계비용과 개발시간이 요구된다. 이에 대한 대안으로 본 논문에서는 상용화되어있어 쉽게 적용 가능한 기존 IEEE 표준 대역폭을 가진 링크를 이용해 이중으로 링을 구성하는 몇 가지 방법 단순 이중 링, 트랜잭션 분리 이중 링, 방향 분리 이중 링 - 을 제시하고 모의실험을 통해 두 배 대역폭 단일 링과 더불어 각각의 방식에 대한 장단점을 분석한다.