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그래프 채색에 의한 타임 슬롯 할당 알고리즘
Time Slot Assignment Algorithm with Graph Coloring 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.8 no.5, 2008년, pp.52 - 60  

권보섭 (안동대학교 컴퓨터교육과)

초록
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위성 통신 분야에서 널리 사용되는 시분할 다중 스위칭 시스템은 많은 저대역폭 가입자들로부터 발생되는 트랙픽을 반복되는 프레임에 타임 슬롯을 할당해야 한다. 본 논문에서는 타임 슬롯 할당을 위한 새로운 방법을 제안한다. 기존의 방법인 네트워크 흐름 모델을 사용하지 않고 새로운 방법인 그래프 채색방법을 사용하여 효율적인 타임 슬롯 할당 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 주어진 트래픽의 프레임 길이가 2의 멱승일 경우 트래픽을 정확히 반으로 나누어 할당한다. 분할된 트래픽의 프레임 길이가 1이 될 때까지 이 과정을 계속적으로 반복해 분할한다. 제안된 알고리즘의 시간 복잡도는 프레임의 길이가 L이고 스위치 크기가 N인 경우에는 기존의 네트워크 흐름 모델을 사용한 최적의 타임 슬롯 할당 알고리즘의 시간 복잡도는 $O(N^{4.5})$ 인데 반해 $O(NLlog_2L)$이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A simple Time Division Multiplex(TDM) switching system which has been widely in satellite networks provides any size of bandwidth for a number of low bandwidth subscribers by allocating proper number of time slots in a frame. In this paper, we propose a new approach based on graph coloring model for...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 알고리즘은 네트워크 흐름 모델을 사용하여 프레임의 길이와 관계없이 최적의알고리즘으로 알려져 있다. 그러나 본 논문에서는 만약프레임의 길이(4)가 작은 경우 그래프 채색을 사용하여 이보다 더 최적의 알고리즘을 구할 수 있는 방법을제시하고자 한다.
  • 각 타임 슬롯은트래픽이 충돌없이 스위치 될 수 있도록 스케쥴링되어야 한다. 따라서 위성통신 시스템에서의 목적은 트랜스폰더(transponder)가 최 대효율을 가지도록 주어진 트래픽을 스위칭하고 전송할 수 있도록 하는 것이다.
  • 우리는 본 논문을 통해 시분할 다중 스위치에서 L이 2의 제곱 꼴일 때 O(NL log2L) 의 시간 복잡도를 가지는 최적의 알고리즘을 제안하였다. 지금까지 제안된 가장 효율적인 알고리즘은 네트워크 흐름 모델을 적용한알고리즘[6-8]으로 O(N)의 시간 복잡도를 가진다.

가설 설정

  • i) 모든 원소들은 음수가 아닌 정수를 가진다.
  • ii) 각 행과 열에 대하여 원소가 0이 아닌 정수는 오직 하나 혹은 0개를 가진다.
  • 방법의 TSA 알고리즘을 제안한다. 이를 위해 L의 값이 2의 멱승으로 가정하고 주어진 트래픽 행렬 D를 분해하고자 한다.
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참고문헌 (13)

  1. M. A. Bonuccelli, F. Martelli, and S. Pelagatti, "Optimal Packet Scheduling in tree-structured LEO Satellite Cluster," Mobile Networks and Application, Vol.9, pp.289-295, 2004. 

  2. K. T. Yiu, "Scheduling Satellite- Switched Time-Division Multiple Access With Geneneral Switching Modes," IEEE/ACM Trans, Vol.12, No.4, 2004(8). 

  3. K. Y. Eng and A. S. Acampora, " Fundamental Conditions Governing TDM Switching Assignments in Terrestrial and Satellite Networks," IEEE Trans. on Commun., Vol.35, pp.755-761, 1987(7). 

  4. S. C Liew, "Comments on `Fundamental Conditions Governing TDM Switching Assignments in Terrestrial and Satellite Networks'," IEEE Trans, on Commun, Vol.37, pp.187-189, 1989(2). 

  5. G. Haigang and L. Ming, "A Two Level TDMA Scheduling Protocol with Intra-cluster Coverage for Large Scale Wireless Sensor Network," IJCSNS, Vol.6, No.2B, 2006(2). 

  6. M. A. Bonuccelli, "A Fast Time-slot Assignment Algorithm for TDM Hierarchical Switching System," IEEE Trans, on Commun., Vol.37, pp.870-874, 1989(8). 

  7. M. A. Bonuccelli, I. Gopal, and C. K. Wong, "Incremental Time-Slot Assignment in SS/TDMA Satellite Systems," IEEE Trans. on Commun., Vol.39, pp.1147-1156, 1991(7). 

  8. S. Chalasani and A. Varmar, "An improved Time-slot Assignment Algorithm for TDM Hierarchical Switching Systems," IEEE Trans. on Commun., Vol.41, pp.312-317, 1993(2). 

  9. S. Chalasani and A. Varmar, Parallel Algorithms for Time-slot Assignment in TDM Switching System," IEEE Trans. on Commun., Vol.41 pp.1736-1747, 1993(11). 

  10. ISaac Keslassy, Murali Kodialam, T. V. Lakshman, and Dimitrios Stiliadis, "On Guaranted Smooth Scheduling for Input-Queued Switches," IEEE/ACM Trans., Vol.13, No.6, 2005(12). 

  11. K. T. Yiu, "A unified Algorithmic Framework for Variable-Rate TDM Switching Assignments," IEEE/ACM Trans., on Networking, Vol.9, No.5, 2001(10). 

  12. S. Kulkarni, "TDMA service for sensor network," In 24th Int. Conf. on Distributed Computing Systems(ICDCS04), ADSN Workshop, pp.604-609, 2004(3). 

  13. S. Suresh, J. Eric, Harder, and H. A. Choi, "Scheduling multi-rate sessions in time division multiplexed wavelength-routing networks," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol.18, No.10, 2000(10) 

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