무선수감부망의 수명을 늘이는 한가지 적응구축방법

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《첨단과학기술분야에서 세계적경쟁력을 가진 기술들을 개발하기 위한 투쟁을 힘있게 벌려야 합니다. 정보기술, 나노기술, 생물공학을 비롯한 핵심기초기술과 새 재료기술, 새 에네르기기술, 우주기술, 핵기술과 같은 중심적이고 견인력이 강한 과학기술분야를 주타격방향으로 정하고 힘을 집중하여야 합니다.》

김일성종합대학 정보과학부 연구집단에서는 무선수감부망에서 나무수명최대화와 함께 망전체에네르기소비를 최소화하는 자료전송나무적응구축방법을 적용하여 무선수감부망의 수명을 늘일수 있는 방법을 연구하였다.

무선수감부망에서는 처음으로 죽는 마디의 수명이 최대가 되도록 최대수명나무구축문제를 설계한다. 무선수감부망의 주요한 특징의 하나는 다 대 1 통신모형이다. 이러한 통신모형은 일부 마디들에서 과도한 에네르기소비를 초래하므로 경로화, 클라스터 및 나무설계에서 이 문제를 고려하여야 한다.

어떤 마디에서 두가지 조건 즉 수명을 최대로 하는 문제와 에네르기소비를 동시에 최량화하기는 힘들다. 그러므로 우리는 첫 문제를 최량풀이가 아니라 준최량풀이로 구하면서 망전체에네르기를 최소화하는 두번째 조건이 만족되도록 알고리듬을 설계하였다. 이러한 알고리듬이 출력한 나무는 망전체에네르기견지에서는 최량이지만 병목마디의 자식마디개수가 큰것으로 인차 죽는 마디가 생기게 된다. 이러한 현상을 극복하면서 전체 망수명을 늘이기 위해 다음과 같은 적응방법을 리용하였다.

① 처음 생성한 준최량나무에서 매 마디의 주기당 에네르기소비량을 기지국에서 계산한다. 동시에 잎마디로서 소비되는 에네르기도 동시에 계산된다. 일정한 회수가 지난후 병목마디가 가지는 잔여에네르기 즉 마디들의 잔여에네르기최소값이 일정한 턱값에 이르면 나무를 적응변화시킨다.

② 나무의 적응은 다음과 같이 진행한다.

현재 나무 T에서 병목마디였던 마디들에 대해서는 잎마디로 되여야 하므로 전체통로에서 새로운 우연나무 T_rand를 생성한다. 잎마디로 되여야 하는 마디들의 모임을 V₀이라고 하면 생성방법은 다음과 같다.

첫째로, 기지국 v₀의 1도약 이웃마디를 v₀의 자식마디로 정하고 이 마디들을 준위 1의 마디라고 부른다.

둘째로, V₀의 마디가 아닌 준위 1의 마디들에 대하여 기지국과 준위 1의 마디가 아닌 모든 린접마디를 자기의 자식마디로 정한다. 공유되는 자식마디들은 잔여에네르기가 보다 큰 마디에 속한다. 준위 1의 자식마디를 준위 2의 마디라고 한다.

셋째로, V₀의 마디가 아닌 준위 2의 마디들이 준위 1, 2의 마디가 아닌 모든 린접마디를 자기의 자식마디로 하며 공유되는 자식마디들은 우에서와 같이 부모마디를 선택한다.

넷째로, V₀의 마디가 아닌 준위 i의 마디들은 준위 j(≦i)의 마디가 아닌 모든 린접마디를 자기의 자식마디라고 한다. 공유되는 마디들을 우에서와 같이 부모마디로 선택한다.

다섯째로, 우와 같이 반복하여 망의 모든 마디가 속하는 나무를 출력한다.

생성된 우연나무 T_rand를 준최량나무생성알고리듬에 입력한다. 이때 V₀의 마디들은 부모마디로 될수 없기때문에 T_rand에서 자기의 부모마디만 변화시킬수 있다. 알고리듬 수행이 끝나면 새로운 나무를 출력하여 이 나무를 리용하여 망을 운영한다.

③ 기지국에서는 새로운 나무에서 모든 마디들의 한주기당 에네르기소비량을 계산한다.

④ 나무 T⁽ⁱ⁾를 생성한다. 생성방법은 우연나무 T_rand를 ②에서와 같은 방법으로 생성한 다음 ②에서와 같이 제한조건하에 알고리듬을 수행하면 된다.

⑤ 기지국에서는 새로운 나무 T⁽ⁱ⁾의 모든 마디들이 한주기당 에네르기소비량을 계산한다.

⑥, ⑤를 반복하다가 다음의 조건들중 어느 하나가 만족되면 망은 사멸된것으로 본다.

대부분의 경우 세번째 조건에 따라 망은 죽게 된다. 즉 V₀에 들어있는 마디들이 어느 한 령역에 집중되여있다면 그곳에서 나무를 구성하기 곤난하게 되며 일부 망이 죽게 된다. 이와는 달리 첫번째와 두번째 조건에 부합되여 망이 죽게 되는 경우는 리상적이라고 말할수 있다. 따라서 V₀에 추가되는 마디 즉 매번 적응변화시켜 얻는 나무에서 병목마디들의 위치가 망전반에 균등하게 분포되도록 나무를 생성해야 하며 이것은 초기나무 T설계에서 더욱 중요하다.이러한 문제는 최대수명나무구축에서 망위상정보를 배합해야 할 필요성을 제기한다. 이 알고리듬은 기존의 알고리듬과 거의 비슷하며 오히려 적응으로 하여 여러번 수행될뿐이지 한번 수행하는데 드는 계산복잡도는 선행방법보다 더 간단하다. 그것은 이미 언급한바와 같이 준최량나무설계를 목적으로 하였기때문에 일부 공정이 생략되기때문이다.

우리는 우의 방법으로 적응을 진행한 결과 망의 수명을 종전보다 거의 2배로 늘일수 있다는것을 모의실험을 통하여 확증하였다.