Journal of the Korea Society of Computer and Information (한국컴퓨터정보학회논문지)

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An Algorithm For Approximating The Performance of Multi-mode Network System Using Algebraic Property of System States

시스템 상태의 대수적 성질을 이용한 다중모드 네트워크 시스템 성능 근사계산 알고리즘

  • 오대호 (한림성심대학 의료기기정보과)
  • Published : 2009.12.31
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Abstract

A practical algorithm of generating most probable states in decreasing order of probability of the network system state is suggested for approximating the performance of multi-mode network system using algebraic structure of the system states. Most complex system having network structure with multi-mode unit state is difficult to evaluate the performance or reliability due to exponentially increasing size of state space. Hence not an exact computing method but an approximated one is reasonable approach to solve the problem. To achieve the goal we should enumerate the network system states in order as a pre-processing step. In this paper, we suggest an improved algorithm of generating most probable multi-mode states to get the ordered system states efficiently. The method is compared with the previous algorithms in respective to memory requirement and empirical computing time. From the experiment proposed method has some advantages with regard to the criterion of algorithm performance. We investigate the advantages and disadvantage by illustrating experiment examples.

본 논문에서는 다중모드를 갖는 장치 구성요소들의 네트워크 구조를 갖는 시스템 혹은 통신 네트워크에서 성능 품질 혹은 신뢰도 근사계산을 위해서 네트워크 시스템 상태들의 확률크기에 관해 최고 가능 상태들만을 생성하는 알고리즘을 제안한다. 대부분의 네트워크 시스템 같은 복잡한 시스템들은 장치들의 수나 장치들의 다중 모드의 수가 증가함에 따른 기하급수적 상태 공간의 증가로 인해 그 성능이나 신뢰도를 직접 계산하는 것이 매우 어려운 경우가 많다. 따라서 근사계산의 해법이 더욱 타당한 접근법이라 할 수 있다. 이때, 시스템의 기대 성능이나 신뢰도 계산을 위해서는 시스템 상태와 그 상태 확률을 통해 기댓값을 산출하여야 한다. 이때, 근사계산을 통한 접근 방법에서 사전에 수행되어야 하는 것은 네트워크 시스템 상태들의 발생 가능 순서로 나열해야 하는 것이 필요하다. 이에 본 논문에서는 시스템 상태들 중 가장 발생 가능성이 큰 상태들을 찾고 이로부터 네트워크 성능이나 신뢰도의 근사 값을 구하는데 활용할 수 있는 방법을 제안한다. 제안된 알고리즘은 기존의 방법과 자원의 효율성 측면 중에서 메모리 효율성을 고려하여 실험을 통해 예시하고 장 단점을 논의하고자 한다.

Keywords

References

  1. 권오흠, 김숙연, "무선 센서 네트워크에서 두 노드간 거리 추정 기법," 한국컴퓨터정보학회논문지, 제10권, 5호, 209-216쪽, 2005년 11월.
  2. 노경택, 정수목, "이동망에서 확장된 HMIP를 이용한 경로 최적화", 한국컴퓨터정보학회논문지, 제12권, 6호, 235-242쪽, 2007년 12월.
  3. K.K. Aggarwal, Suresh Rai, "Reliability Evaluation in Computer-Communication Networks," IEEE Transaction on Reliability, Vol. R-30, No. 1, pp. 32-35, 1981. https://doi.org/10.1109/TR.1981.5220952
  4. V.O.K. Li and J.A. Silvester, "Performance analysis networks with unreliable components," IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-32, pp. 1105-1110, 1984.
  5. S.N. Chiou and V.O.K. Li, "Reliability Analysis of a Communication Network with Multimode Components," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. SAC-4, No. y, pp 1156-1161, 1986.
  6. Gaebler, R.F. and Chen, R.J., "An Efficient Algorithms for Enumerating States of a System with Multimode Unreliable Components," ORSA/TIMS, St. Louis, MO.,1987.
  7. Shier, D.R., Bibelnieks, E., Jarvis, J.P., Lakin, P.J., "Algorithms for approximating the Performance of Mulimode Systems," IEEE Proceedings:INFOCOM '90, Ninth Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communication Societies, pp. 741-748, 1990.
  8. Yang, C.L. Kubat, P.. "An Algorithm for Network Reliability bounds", ORSA Journal on Computing, Vol. 2, No. 4, pp. 336-345, 1990. https://doi.org/10.1287/ijoc.2.4.336
  9. M.O. Ball, "Complexity of network reliability computations," Networks, Vol. 10, No. 2, pp 153-165, 1980. https://doi.org/10.1002/net.3230100206
  10. Michael Ball, Richard M. Van Slyke, Israel Gitman and Howard Frank, "Reliability of Packet Switching Broadcast Radio Networks," IEEE Transactions on CirCuits and Systems, Vol. CAS-23, No. 12, 1976.
  11. F. Boesh, D. Gross, C. Suffel, "A Coherent Model for Reliability of Multiprocessor Networks," IEEE Transactions on Reliability, Vol. 45, No. 4, pp. 678-684, 1996. https://doi.org/10.1109/24.556593
  12. Daryl D. Harms. M. Kraetzl, C.J. Colbourn, J.S. Devitt, "Network Reliability," CRC Press, 1995.
  13. E. Horowitz and S. Sahni, "Fundamentals of data structure," Pitman, 1976.
  14. John F. Meyer, "On Evaluating the Performability of Degradable Computing Systems," IEEE Transactions on Computers, Vol. C-29, No, 8, pp. 720-730, 1980. https://doi.org/10.1109/TC.1980.1675654
  15. Wei_jenn Ke, Sheng-De Wang, "Reliability Evaluation for Distributed Computing Networks with Imperfect Nodes," IEEE Transantions on Reliability, Vol. 46, No. 3, pp. 342-349, 1997. https://doi.org/10.1109/24.664005
  16. B. Sanso and F. Soumis, "Communication & Transportation Network Reliability Using Routing Models," IEEE Transactions on Reliability, Vol. 40, No. 1, pp, 29-38, 1991. https://doi.org/10.1109/24.75330