KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.9
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pp.4320-4333
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2017
Energy-efficient virtual resource allocation algorithm has become a hot research topic in cloud computing. However, most of the existing allocation schemes cannot ensure each type of resource be fully utilized. To solve the problem, this paper proposes a virtual machine (VM) allocation algorithm on the basis of multi-dimensional resource, considering the diversity of user's requests. First, we analyze the usage of each dimension resource of physical machines (PMs) and build a D-dimensional resource state model. Second, we introduce an energy-resource state metric (PAR) and then propose an energy-aware multi-dimensional resource allocation algorithm called MRBEA to allocate resources according to the resource state and energy consumption of PMs. Third, we validate the effectiveness of the proposed algorithm by real-world datasets. Experimental results show that MRBEA has a better performance in terms of energy consumption, SLA violations and the number of VM migrations.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.11
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pp.5357-5381
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2018
Cloud computing offers a wide range of on-demand resources over the internet. Utility-based resource allocation in cloud data centers significantly increases the number of cloud users. Heavy usage of cloud data center encounters many problems such as sacrificing system performance, increasing operational cost and high-energy consumption. Therefore, the result of the system damages the environment extremely due to heavy carbon (CO2) emission. However, dynamic allocation of energy-efficient resources in cloud data centers overcomes these problems. In this paper, we have proposed Energy and Service Level Agreement (SLA) Aware Resource Allocation Heuristic Algorithms. These algorithms are essential for reducing power consumption and SLA violation without diminishing the performance and Quality-of-Service (QoS) in cloud data centers. Our proposed model is organized as follows: a) SLA violation detection model is used to prevent Virtual Machines (VMs) from overloaded and underloaded host usage; b) for reducing power consumption of VMs, we have introduced Enhanced minPower and maxUtilization (EMPMU) VM migration policy; and c) efficient utilization of cloud resources and VM placement are achieved using SLA-aware Modified Best Fit Decreasing (MBFD) algorithm. We have validated our test results using CloudSim toolkit 3.0.3. Finally, experimental results have shown better resource utilization, reduced energy consumption and SLA violation in heterogeneous dynamic cloud environment.
Cognitive radio (CR) is considered an attractive technology to deal with the spectrum scarcity problem. Multi-radio access technology (multi-RAT) can improve network capacity because data are transmitted by multiple RANs (radio access networks) concurrently. Thus, multi-RAT embedded in a cognitive radio network (CRN) is a promising paradigm for developing spectrum efficiency and network capacity in future wireless networks. In this study, we consider a new CRN model in which the primary user networks consist of heterogeneous primary users (PUs). Specifically, we focus on the energy-efficient resource allocation (EERA) problem for CR users with a special location coverage overlapping region in which heterogeneous PUs operate simultaneously via multi-RAT. We propose a two-tier crossover genetic algorithm-based search scheme to obtain an optimal solution in terms of the power and bandwidth. In addition, we introduce a radio environment map to manage the resource allocation and network synchronization. The simulation results show the proposed algorithm is stable and has faster convergence. Our proposal can significantly increase the energy efficiency.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.8
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pp.1825-1842
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2013
Rapid growth of the IT industry has led to significant energy consumption in the last decade. Data centers swallow an enormous amount of electrical energy and have high operating costs and carbon dioxide excretions. In response to this, the dynamic consolidation of virtual machines (VMs) allows for efficient resource management and reduces power consumption through the live migration of VMs in the hosts. Moreover, each client typically has a service level agreement (SLA), this leads to stipulations in dealing with energy-performance trade-offs, as aggressive consolidation may lead to performance degradation beyond the negotiation. In this paper we propose a heuristic based resource allocation of VM selection and a VM allocation approach that aims to minimize the total energy consumption and operating costs while meeting the client-level SLA. Our experiment results demonstrate significant enhancements in cloud providers' profit and energy savings while improving the SLA at a certain level.
Beacon scheduling is considered to be one of the most significant challenges for energy-efficient Low-Rate Wireless Personal Area Network (LR-WPAN) multi-hop networks. The emerging new standard, IEEE802.15.4e, contains a distributed beacon scheduling functionality that utilizes a specific bitmap and multi-superframe structure. However, this new standard does not provide a critical recipe for superframe duration (SD) allocation in beacon scheduling. Therefore, in this paper, we first introduce three different SD allocation approaches, LSB first, MSB first, and random. Via experiments we show that IEEE802.15.4e DSME beacon scheduling performs differently for different SD allocation schemes. Based on our experimental results we propose an adaptive SD allocation (ASDA) algorithm. It utilizes a single indicator, a distributed neighboring slot incrementer (DNSI). The experimental results demonstrate that the ASDA has a superior performance over other methods from the viewpoint of resource efficiency.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.23
no.1
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pp.140-146
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2023
Resource allocation is one of the top challenges in Internet of Things (IoT) networks. This is due to the scarcity of computing, energy and communication resources in IoT devices. As a result, IoT devices that are not using efficient algorithms for resource allocation may cause applications to fail and devices to get shut down. Owing to this challenge, this paper proposes a novel algorithm for managing computing resources in IoT network. The fog computing devices are placed near the network edge and IoT devices send their large tasks to them for computing. The goal of the algorithm is to conserve energy of both IoT nodes and the fog nodes such that all tasks are computed within a deadline. A bi-partite graph-based algorithm is proposed for stable matching of tasks and fog node computing units. The output of the algorithm is a stable mapping between the IoT tasks and fog computing units. Simulation results are conducted to evaluate the performance of the proposed algorithm which proves the improvement in terms of energy efficiency and task delay.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.11
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pp.4387-4404
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2015
The energy-efficient design of sensing-based spectrum sharing of a multi-input and multi-output (MIMO) cognitive radio (CR) system with imperfect multiple antenna spectrum sensing is investigated in this study. Optimal resource allocation strategies, including sensing time and power allocation schemes, are studied to maximize the energy efficiency (EE) of the secondary base station under the transmit power and interference power constraints. EE problem is formulated as a nonlinear stochastic fractional programming of a nonconvex optimal problem. The EE problem is transformed into its equivalent nonlinear parametric programming and solved by one-dimension search algorithm. To reduce searching complexity, the search range was founded by demonstration. Furthermore, simulation results confirms that an optimal sensing time exists to maximize EE, and shows that EE is affected by the spectrum detection factors and corresponding constraints.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.10
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pp.3256-3274
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2022
With the rapid development of information and communications technology, the construction of efficient, reliable, and safe Internet of Things (IoT) is an inevitable trend in order to meet high-quality demands for the forthcoming 6G communications. In this paper, we study a secure intelligent reflecting surface (IRS)-assisted IoT system where malicious eavesdropper trying to sniff out the desired information from the transmission links between the IRS and legitimate IoT devices. We discuss the system overall performance and propose a hybrid resource allocation scheme for maximizing the secrecy capacity and secrecy energy efficiency. In order to achieve the trade-off between transmission reliability, communication security, and energy efficiency, we develop a quantum-inspired marine predator algorithm (QMPA) for realizing rational configuration of system resources and prevent from eavesdropping. Simulation results demonstrate the superiority of the QMPA over other strategies. It is also indicated that proper IRS deployment and power allocation are beneficial for the enhancement of system overall capacity.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.20
no.3
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pp.506-512
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2016
Recently, energy harvesting technology is considered as a tool to improve the lifetime of sensor networks by mitigating the battery capacity limitation problem. However, the previous work on energy harvesting has failed to provide practical information since it has assumed an ideal channel knowledge model with perfect channel state information at transmitter (CSIT). This paper proposes an energy efficient resource allocation scheme that takes account of the channel estimation process and the corresponding estimation error. Based on the optimization tools, we provide information on efficient scheduling and power allocation as the functions of channel estimation accuracy, harvested energy, and data rate. The simulation results confirm that the proposed scheme outperforms the conventional energy harvesting networks without considering channel estimation error in terms of energy efficiency. Furthermore, with taking account of channel estimation error, the results provides a new way for allocating resources and scheduling devices.
In this paper, we investigate an energy-efficient resource allocation problem in a two-way relay (TWR) network consisting of multiple user pairs and an amplify-and-forward (AF) relay. As the users and relay have individual energy efficiencies (EE), we formulate a multi-objective optimization problem (MOOP). A single-objective optimization problem (SOOP) of the MOOP is introduced using a weighted-sum method, which achieves a single Pareto optimal point of the MOOP. To derive the algorithm for the SOOP, we propose a more tractable equivalent problem using the Karush-Kuhn-Tucker conditions of the SOOP, which guarantees convergence at the local optimal points. The proposed equivalent problem can be efficiently solved by the proposed iterative algorithm. Numerical results demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm in achieving the optimal EE in multi-user AF TWR networks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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