FANET을 위한 스웜 인텔리전스 기반 스펙트럼 할당: Mininet-WiFi를 사용한 가상화 에뮬레이션

무인이동 애드혹 네트워크(FANET)는 무선 통신 분야에서 급속히 부상하는 영역으로, 견고하고적응적이며 확장 가능한 스펙트럼 할당 기법이 요구된다. 본 논문에서는 페로몬 기반의 협력 메커니즘을 활용한 군집 지능 기반 주파수 할당(SISA) 알고리즘을 제안한다. SISA는 분산형 채널할당을 가능하게 하며, Mininet-WiFi 가상 시뮬레이션 환경에서 탐욕적 방식, 게임 이론 기반 방식, 강화학습 기반 방식과 비교 평가되었다. 각 알고리즘은 100회 이상 반복 시뮬레이션되어 결과의 안정성과 일반성이 확보되었다. 총 처리량, 지연,...

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Published in한국컴퓨터정보학회논문지, 30(5) pp. 97 - 106
Main Authors 김상철, Jabborov Akmaljon
Format Journal Article
LanguageEnglish
Published 한국컴퓨터정보학회 01.05.2025
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ISSN1598-849X
2383-9945
DOI10.9708/jksci.2025.30.05.097

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Summary:무인이동 애드혹 네트워크(FANET)는 무선 통신 분야에서 급속히 부상하는 영역으로, 견고하고적응적이며 확장 가능한 스펙트럼 할당 기법이 요구된다. 본 논문에서는 페로몬 기반의 협력 메커니즘을 활용한 군집 지능 기반 주파수 할당(SISA) 알고리즘을 제안한다. SISA는 분산형 채널할당을 가능하게 하며, Mininet-WiFi 가상 시뮬레이션 환경에서 탐욕적 방식, 게임 이론 기반 방식, 강화학습 기반 방식과 비교 평가되었다. 각 알고리즘은 100회 이상 반복 시뮬레이션되어 결과의 안정성과 일반성이 확보되었다. 총 처리량, 지연, 간섭, 패킷 손실률, 공정성, 에너지 효율 등의주요 지표를 통해 성능을 평가하였다. SISA는 기존 방식 대비 채널 안정성과 통신 신뢰성을 크게향상시키며, 낮은 계산 복잡도를 유지하는 우수한 성능을 보였다. 또한, 알고리즘의 구조와 논리를 명확히 하기 위해 수학적 모델과 워크플로우 시각화도 함께 제시하였다. Flying ad hoc networks (FANETs) represent a rapidly growing area in wireless communication systems, requiring robust, adaptive, and scalable spectrum allocation strategies. This study proposes a swarm intelligence-based spectrum allocation (SISA) algorithm for FANETs that facilitates decentralized channel assignment through pheromone-inspired coordination. The algorithm was evaluated against greedy, game theory-based, and reinforcement learning-based methods in a virtualized simulation environment built on Mininet-WiFi. Over 100 simulation iterations were conducted for each strategy to ensure result stability and generalization. Metrics such as throughput, latency, interference, packet loss, fairness, and energy efficiency were analyzed. The results demonstrate that SISA considerably outperformed baseline approaches, improving the channel stability and communication reliability while preserving computational simplicity. Furthermore, mathematical formulations and workflow visualizations were conducted to illustrate the logic and advantages of the proposed method. KCI Citation Count: 0
ISSN:1598-849X
2383-9945
DOI:10.9708/jksci.2025.30.05.097