• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.159-164
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• 2016

본 논문에서는 기존의 IEEE 802.15.4 MAC 계층 표준으로 사용되는 슈퍼프레임 구조에서 1:N 상황의 네트워크를 대상으로 배터리 효율과 통신 성능이 개선된 슈퍼프레임 구조를 제안한다. 제안하는 슈퍼프레임은 2가지 구조를 변형 및 추가한다. 첫 번째, 비컨 도착 후에 제안하는 스케줄링 구간을 추가한다. 두 번째, 한 개의 경쟁 접근 구간을 2개로 분할한 구조로 변경한다. 엔드 디바이스의 LQI의 값에 따라 활성화 구간의 경쟁 접근 구간과 비경쟁 접근 구간으로 나누게 된다. 본 논문에서 기존의 CSMA/CA와 GTS할당에서의 배터리 소모와 비효율적인 프레임 전송 그리고 우선순위 고려에 대해 보완한다. $C{^+^+}$로 작성된 시스템 레벨 시뮬레이션을 통해, 그 결과 배터리 소모와 전송 성능이 향상되었음을 보여준다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권12호
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• pp.5835-5854
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• 2017

The implementation of IEEE 802.15.6 in Wireless Body Area Network (WBAN) is contention based. Meanwhile, IEEE 802.15.4 MAC provides limited 16 channels in the Superframe structure, making it unfit for N heterogeneous nature of patient's data. Also, the Beacon-enabled Carrier-Sense Multiple Access/Collision-Avoidance (CSMA/CA) scheduling access scheme in WBAN, allocates Contention-free Period (CAP) channels to emergency and non-emergency Biomedical Sensors (BMSs) using contention mechanism, increasing repetition in rounds. This reduces performance of the MAC protocol causing higher data collisions and delay, low data reliability, BMSs packet retransmissions and increased energy consumption. Moreover, it has no traffic differentiation method. This paper proposes a Low-delay Traffic-Aware Medium Access Control (LTA-MAC) protocol to provide sufficient channels with a higher bandwidth, and allocates them individually to non-emergency and emergency data. Also, a Contention Differentiated Adaptive Slot Allocation CSMA-CA (CDASA-CSMA/CA) for scheduling access scheme is proposed to reduce repetition in rounds, and assists in channels allocation to BMSs. Furthermore, an On-demand (OD) slot in the LTA-MAC to resolve the patient's data drops in the CSMA/CA scheme due to exceeding of threshold values in contentions is introduced. Simulation results demonstrate advantages of the proposed schemes over the IEEE 802.15.4 MAC and CSMA/CA scheme in terms of success rate, packet delivery delay, and energy consumption.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.33-39
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• 2017

차량 네트워크, 분산 로봇과 사이버 물리 시스템 등 mission-critical 환경에서 동작하는 서비스들은 기존 서비스에 비해 latency에 대한 요구사항이 훨씬 엄격하다. 그 중 자율주행 차량 간 통신은 급격히 부상하고 있는 애플리케이션 영역으로 수 ms 수준의 엄격한 latency 요구사항을 가진다. 802.11p나 LTE-direct standards를 이용하는 현재 시스템은 이러한 수준의 ultra-low latency를 만족하지 못한다. 현재, 전체 latency의 상당부분을 medium access가 차지하기 때문에, 이 부분의 해결을 위해서는 Layer2를 수정할 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 MAC layer에 초점을 맞추어 coordinator에 의한 scheduling 없이 join/leave가 자유로운 Autonomous TDMA(ATDMA)를 고안하여 scalable하면서 latency가 보장되는 MAC을 구현하였다. 또한 WAVE 프로토콜과의 비교를 통해 알고리즘의 성능을 평가하였다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제33권2호
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• pp.113-130
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• 2006

초고속 인터넷 망이 빠른 속도로 구축이 되고, 네트워크에 대한 해커나 침입자들의 수가 급증함에 따라, 실시간 고속 패킷 처리가 가능한 네트워크 침입 탐지 시스템이 요구되고 있다. 본 논문에서는 일반적으로 소프트웨어 방식으로 구현된 침입 탐지 시스템을 고속의 패킷 처리에 뛰어난 성능을 가지고 있는 네트워크 프로세서를 이용하여 재설계 및 구현하였다. 제한된 자원과 기능을 가지는 다중 처리 프로세서(Multi-processing Processor)로 구성된 네트워크 프로세서에서 고성능 침입 탐지 시스템을 실현하기 위하여, 최적화된 자료구조와 알고리즘을 설계하였다. 그리고 더욱 효율적으로 침입 탐지 엔진을 스케줄링(scheduling)하기 위한 침입 탐지 엔진 할당 기법을 제안하였으며, 구현과 성능 분석을 통하여 제안된 기법의 적절성을 검증하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권7호
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• pp.2952-2971
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• 2016

Outsourcing jobs to a public cloud is a cost-effective way to address the problem of satisfying the peak resource demand when the local cloud has insufficient resources. In this paper, we studied the management of deadline-constrained bag-of-tasks jobs on hybrid clouds. We presented a binary nonlinear programming (BNP) problem to model the hybrid cloud management which minimizes rent cost from the public cloud while completes the jobs within their respective deadlines. To solve this BNP problem in polynomial time, we proposed a heuristic algorithm. The main idea is assigning the task closest to its deadline to current core until the core cannot finish any task within its deadline. When there is no available core, the algorithm adds an available physical machine (PM) with most capacity or rents a new virtual machine (VM) with highest cost-performance ratio. As there may be a workload imbalance between/among cores on a PM/VM after task assigning, we propose a task reassigning algorithm to balance them. Extensive experimental results show that our heuristic algorithm saves 16.2%-76% rent cost and improves 47.3%-182.8% resource utilizations satisfying deadline constraints, compared with first fit decreasing algorithm, and that our task reassigning algorithm improves the makespan of tasks up to 47.6%.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권2호
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• pp.484-503
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• 2016

Mobile cloud computing has recently become a new paradigm for the utilization of a variety of shared mobile resources via wireless network environments. However, due to the inherent characteristics of mobile devices, a limited battery life, and a network access requirement, it is necessary for mobile servers to provide a dynamic approach for managing mobile resources efficiently in mobile cloud computing environments. Since on-demand job requests occur frequently and the number of mobile devices is drastically increased in mobile cloud computing environments, a different mobile resource management method is required to maximize the computational power. In this paper, we therefore propose a cooperative, mobile resource sharing method that considers both the inherent properties and the number of mobile devices in mobile cloud environments. The proposed method is composed of four main components: mobile resource monitor, job handler, resource handler, and results consolidator. In contrast with conventional mobile cloud computing, each mobile device under the proposed method can be either a service consumer or a service provider in the cloud. Even though each device is resource-poor when a job is processed independently, the computational power is dramatically increased under the proposed method, as the devices cooperate simultaneously for a job. Therefore, the mobile computing power throughput is dynamically increased, while the computation time for a given job is reduced. We conduct case-based experiments to validate the proposed method, whereby the feasibility of the method for the purpose of cooperative computation is shown.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.1-7
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• 2014

무선센서 네트워크(WSNs)는 일반적으로 수많은 센서노드들이 배치되어 데이터를 전송하며, 불필요한 데이터 전송으로 인해 에너지 낭비를 초래한다. 기존의 연구들은 주로 에너지 소모문제를 해결하는데 집중되었다. 하지만 실시간으로 정보전송이 필요한 어플리케이션에 대해서는 지연 보장 역시 고려되어야 한다. 본 논문은 생체시스템을 모방하여 무선센서망에서 에너지의 소모와 연시간을 줄이기 위한 BISA(Bio-inspired Scheduling Algorithm)를 제안한다. BISA는 에너지 효율성이 높은 라우팅경로를 탐색하고 다중채널을 이용해 데이터 전송경로를 다중화함으로써 데이터 전송을 위한 에너지소모와 지연시간을 최소화한다. 실험결과를 통해 제안한 알고리즘의 기존방식 보다 적은 에너지를 사용하며 동시에 요구지연 시간을 보장함을 확인한다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.111-118
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• 2014

모바일 센서 망 시스템에서는 모바일 노드들이 무작위로 배치되고, 랜덤한 경로를 통해 이동 하면서 데이터를 수집하고, 이웃노드에게 전달한다. 따라서 노드가 이동함에 따라 자동으로 노드간 연결을 유지하며 주위의 노드들과 데이터를 송수신 하는 방법이 필요하다. 하지만 대부분의 연구는 노드가 고정된 상태에서 에너지 소모를 줄이기 위한 방법을 중심으로 제안되어져 왔다. 모바일 센서망에서는 모바일 기기의 이동성이라는 특징을 고려한 알고리즘이 필수적으로 제시되어야 한다. 또한 고정된 노드간의 데이터 전송보다 모바일 노드와의 데이터 전송에서 발생하는 전송지연이 더욱 크기 때문에 전송지연 최소화를 위한 방안과 센서 노드가 갖는 기본적인 에너지 소비 최소화의 문제도 함께 고려되어야 한다. 본 논문에서는 데이터 전송중인 노드의 전송범위에 모바일 노드가 들어 왔을 때 기존의 노드와 모바일 노드가 자율적으로 토폴로지를 구성하는 동기방법과 에너지와 전송지연을 줄이는 노드 스케쥴링 알고리즘을 제시한다. 시뮬레이션을 통해 기존 방법에 비해 제안한 방법이 모바일 센서망에서 효과적으로 전송지연을 줄이면서 에너지 소비를 최소화함을 보인다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.1-6
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• 2017

최근 사물인터넷의 급부상으로 배터리 기반 사물인터넷 기기를 위한 전력절감 기술이 주목받고 있다. 사물인터넷 기기는 일종으로 실시간시스템으로, 전력절감을 위해 프로세서의 전압을 동적으로 조절하는 방법이 각광받아왔으나, 최근 연구에 따르면 전력소모 중 메모리가 차지하는 비중이 급격히 증가한 것으로 분석되고 있다. 이에 본 논문은 프로세서의 전압조절 기법에 저전력 비휘발성메모리 기술을 결합하여 실시간시스템의 전력소모를 더욱 줄이고자 한다. 이는 낮은 전압의 프로세서로 태스크의 스케줄링이 가능한 시점에는 메모리의 성능이 낮아지더라도 여전히 스케줄링이 가능성할 것이라는 점에 착안한 것이다. 본 논문은 이기종메모리 상의 태스크 할당 문제를 프로세서의 전압조절 기법과 결합한 후 두 기법의 전력절감 효과를 분석하고, 이들을 결합하여 전력절감을 극대화한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권1호
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• pp.195-215
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• 2021

Multipath Transport Control Protocol (MPTCP) is a transport layer protocol that enables multiple TCP connections across various paths. Due to path heterogeneity, it incurs more energy in a multipath wireless network. Recent work presents a set of approaches described in the literature to support systems for energy consumption in terms of their performance, objectives and address issues based on their design goals. The existing solutions mainly focused on the primary system model but did not discourse the overall system performance. Therefore, this paper capitalized a novel stochastically multipath scheduling scheme for data and path capacity variations. The scheduling problem formulated over MPTCP as a stochastic optimization, whose objective is to maximize the average throughput, avoid network congestion, and makes the system more stable with greater energy efficiency. To design an online algorithm that solves the formulated problem over the time slots by considering its mindrift-plus penalty form. The proposed solution was examined under extensive simulations to evaluate the anticipated stochastic optimized MPTCP (so-MPTCP) outcome and compared it with the base MPTCP and the energy-efficient MPTCP (eMPTCP) protocols. Simulation results justify the proposed algorithm's credibility by achieving remarkable improvements, higher throughput, reduced energy costs, and lower-end to end delay.