Generally, the network topology design problem is characterized as a kind of NP-hard combinatorial optimization problem, which is difficult to solve with the classical method because it has exponentially increasing complexity with the augmented network size. In this paper, we propose the efficient approach with two phase that is comprised of evolutionary computation approach based on Prufer number(PN), which can efficiently represent the spanning tree, and a heuristic method considering 2-connectivity, to solve the highly reliable network topology design problem minimizing the construction cost subject to network reliability: firstly, to find the spanning tree, genetic algorithm that is the most widely known type of evolutionary computation approach, is used; secondly, a heuristic method is employed, in order to search the optimal network topology based on the spanning tree obtained in the first Phase, considering 2-connectivity. Lastly, the performance of our approach is provided from the results of numerical examples.
In general, routing algorithms that were applied to ad-hoc networks are not suitable for the environment with many nodes over several thousands. To solve this problem, hierarchical management to these nodes and clustering-based protocols for the stable maintenance of topology are used. In this paper, we propose the clustering-based modified LEACH protocol that can applied to an environment which moves around metal containers within communication nodes. In proposed protocol, we implemented a module for detecting the movement of nodes on the clustering-based LEACH protocol and improved the defect of LEACH in an environment with movable nodes. And we showed the possibility of the effective communication by adjusting the configuration method of multi-hop. We also compared the proposed protocol with LEACH in four points of view, which are a gradual network composition time, a reconfiguration time of a topology, a success ratio of communication on an containers environment, and routing overheads. And to conclude, we verified that the proposed protocol is better than original LEACH protocol in the metal containers environment within communication of nodes.
Park, Hee-Man;Lee, Gyu-Bin;Kim, Jin-san;Seon, Chae-Rim;Yoon, Minho
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.35
no.3
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pp.191-196
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2022
In this study, the anisotropic mechanical property of fused deposition modeling three-dimensional (3D) printing based on lamination direction was verified by a tensile test. Moreover, the property was applied to solid isotropic materials with penalization-based topology optimization. The case of the lower control arm, one of the automotive suspension components, was considered as a benchmark problem. The optimal topological results varied depending on the external load and anisotropic property. Based on these results, two test specimens were fabricated by varying the lamination direction of 3D printing; a tensile test utilizing 3D non-contact strain gauge was also conducted. The measured strain was compared with that obtained by computer-aided engineering response analysis. Quantitatively, the measurement and analysis results are found to have good agreement. The effectiveness of topology optimization considering the lamination direction of 3D printing was confirmed by the experimental result.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.7
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pp.1735-1755
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2012
Wireless sensor networks (WSNs) are becoming increasingly attractive for a variety of applications and have become a hot research area. Routing is a key technology in WSNs and can be coarsely divided into two categories: flat routing and hierarchical routing. In a flat topology, all nodes perform the same task and have the same functionality in the network. In contrast, nodes in a hierarchical topology perform different tasks in WSNs and are typically organized into lots of clusters according to specific requirements or metrics. Owing to a variety of advantages, clustering routing protocols are becoming an active branch of routing technology in WSNs. In this paper, we present an overview on clustering routing algorithms for WSNs with focus on differentiating them according to diverse cluster shapes. We outline the main advantages of clustering and discuss the classification of clustering routing protocols in WSNs. In particular, we systematically analyze the typical clustering routing protocols in WSNs and compare the different approaches based on various metrics. Finally, we conclude the paper with some open questions.
Shen, Ye;Feng, Jing;Ma, Weijun;Jiang, Lei;Yin, Min
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.1
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pp.171-192
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2017
The change of any element in the network is possible to cause performance degradation of the multicast network. So it is necessary to optimize the topology path through the multicast update strategy, which directly affects the performance and user experience of the overlay multicast. In view of the above, a new multicast tree update strategy based on perturbation theory Musp (Multicast Update Strategy based on Perturbation theory) is proposed, which reduces the data transmission interruption caused by the multicast tree update and improves user experiences. According to the multicast tree's elements performance and the topology structure, the Musp strategy defines the multicast metric matrix and based on the matrix perturbation theory it also defines the multicast fluctuation factor. Besides it also demonstrates the calculability of the multicast fluctuation factor presents the steps of the Musp algorithm and calculates the complexity. The experimental results show that compared with other update strategies, as for the sensitivity of the multicast fluctuation factor's energized multicast tree to the network disturbance, the maximum delay of the Musp update strategy is minimal in the case of the local degradation of network performance.
The cascaded multilevel converter is widely adopted to medium/high voltage and high power electronic applications due to the small harmonic components of the output voltage and the facilitation of modularity. In this paper, the operation principle of a T-type H-bridge topology is investigated in detail, and a carrier phase shifted pulse width modulation (CPS-PWM) based control method is proposed for this topology. Taking a virtual five-level waveform achieved by a unipolar double frequency CPS-PWM as the output object, PWM signals of the T-type H-bridge can be obtained by reverse derivation according to its switching modes. In addition, a control method for the T-type H-bridge based cascaded multilevel converter is introduced. Then a single-phase T-type H-bridge cascaded multilevel static var generator (SVG) prototype is built, and a repetitive controller based compound current control strategy is designed with the DC-link voltage balancing control scheme analyzed. Finally, simulation and experimental results validate the correctness and feasibility of the proposed modulation method and control strategy for T-type H-bridge based cascaded multilevel converters.
A new single phase half-bridge cascaded multilevel inverter based series active power filter (SAPF) is proposed. The main parts of the inverter are presented in detail. With the proposed inverter topology, any compensation voltage reference can be easily obtained. Therefore, the inverter acts as a harmonic source when the reference is a non-sinusoidal signal. A 31-level inverter based SAPF with the proposed topology, is manufactured and the voltage harmonics of the load connected to the point of common coupling (PCC) are compensated. There is no need for a parallel passive filter (PPF) since the main purpose of the paper is to represent the compensation capability of the SAPF without a PPF. It is aimed to compensate the voltage harmonics of the load fed by a non-sinusoidal supply using the proposed inverter. The validity of the proposed inverter based SAPF is verified by simulation as well as experimental study. The system efficiency is also measured in this study. Both simulation and experimental results show that the proposed multilevel inverter is suitable for SAPF applications.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.4
no.2
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pp.176-187
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2002
This paper focuses on the study of simulation and evolution of Micro Air Vehicles. Micro Air Vehicles or MAVs are small flying robots that are used for surveillance, search and rescue, and other missions. The simulated robots are designed based on realistic characteristics and the brains (controllers) of the robots are generated using genetic algorithms, i .e., simulated evolution. The objective for the experiments is to investigate the effects of robot team size and topology (simulation environment) on the evolution of simulated robots. The testing of team sizes deals with finding an ideal number of robots to be deployed for a given mission. The goal of the topology experiments is to see if there is an ideal topology (environment) to evolve the robots in order to increase their utility in most environments. We compare the results of the various experiments by evaluating the fitness values of the robots i .e., performance measure. In addition, evolved robot teams are tested in different situation in order to determine if the results can be generalized, and statistical analysis is performed to evaluate the evolved results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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