With the broad adoption of the Internet of Things (IoT) in a variety of scenarios and application services, management and orchestration entities require upgrading the traditional architecture and develop intelligent models with ultra-reliable methods. In a heterogeneous network environment, mission-critical IoT applications are significant to consider. With erroneous priorities and high failure rates, catastrophic losses in terms of human lives, great business assets, and privacy leakage will occur in emergent scenarios. In this paper, an efficient resource slicing scheme for optimizing federated learning in software-defined IoT (SDIoT) is proposed. The decentralized support vector regression (SVR) based controllers predict the IoT slices via packet inspection data during peak hour central congestion to achieve a time-sensitive condition. In off-peak hour intervals, a centralized deep neural networks (DNN) model is used within computation-intensive aspects on fine-grained slicing and remodified decentralized controller outputs. With known slice and prioritization, federated learning communications iteratively process through the adjusted resources by virtual network functions forwarding graph (VNFFG) descriptor set up in software-defined networking (SDN) and network functions virtualization (NFV) enabled architecture. To demonstrate the theoretical approach, Mininet emulator was conducted to evaluate between reference and proposed schemes by capturing the key Quality of Service (QoS) performance metrics.
본 논문에서는 철도차량의 이동성을 기반으로 MR의 핸드오프 때 발생할 수 있는 패킷손실량을 최소화하는 방안을 제안하고자 한다. 철도차량에 탑재된 MR은 기본적으로 고정된 AR 영역을 따라 이동한다. MR이 NAR로 이동하면. PAR은 MR의 HA로부터 전송받은 패킷을 자신의 HML에 따라 NAR로 전송시킨다. 그 후 NAR은 MR의 L3 핸드 오프과정이 마칠 때 까지 PAR로부터 전송받은 패킷을 버퍼링하게 된다. 이와 같은 절차에 따라 MR의 핸드오프 소요시간 동안에는 패킷의 손실을 최소화하게 되고, 아울러 인터넷 상에 불필요한 패킷이 발생하지 않게 된다. 성능분석 결과 제안한 방안은 NEMO Basic 방안과 Bi-casting 방안보다 효율적인 방안임을 확인할 수 있었다.
PMIPv6과 같은 현재의 중앙 집중형 이동성 제어 프로토콜들은 모든 제어 트래픽과 데이터 트래픽을 함께 처리하는 중앙 집중형 이동성 앵커(central mobility anchor)에 전적으로 기반하여 동작한다. 그러나, 이러한 중앙 집중형 이동성 제어 프로토콜들은 코어망으로 트래픽이 집중되는 현상이 발생될 수 있거나, 이러한 중앙 집중형 이동성 앵커의 장애 발생 시 서비스 제공 불능현상 등이 발생될 수 있는 심각한 문제점을 안고 있다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 문제점들을 완화시키기 위해, 사용자 이동 지역성을 고려한 PMIPv6 기반의 분산형 이동성 제어 기법을 제안한다. 성능 분석 결과, 제안 기법은 PMIPv6 및 관련된 분산형 이동성 제어 기술인 S-PMIP과 비교해 볼 때, 총 이동성 제어 비용을 대폭 감소시킴과 동시에 이러한 문제점들을 상당부분 해소시킬 수 있음을 입증한다.
본 논문에서는 협력 통신에 에너지 하베스팅 기법을 적용할 경우 발생되는 잡음을 최소화하고 성능을 개선시킬 수 있는 방안을 제안하였다. 제안된 기법은 에너지 하베스팅 노드에서 수집된 전력을 저장하고 저장된 전력을 바탕으로 중계기를 사용한다. 이때, 중계기에서는 복호 후 전송(Decode and Forward) 기법을 적용하여 잡음의 영향을 최소화하였고, 수신단에서는 최대비 결합(Maximal Ratio Combining) 기법을 적용하여 다이버시티 이득을 얻었다. 따라서 제안된 기법을 일반적인 네트워크 환경에 적용할 경우 중소형 중계기의 구동에 필요한 전력을 제거할 수 있으며, 전력의 수집으로 인해 단말기 및 네트워크의 효율성을 증가시킬 수 있다. 마지막으로, 제안한 프로토콜을 레일리 페이딩 환경에서 전력 수집 효율 및 비트오류율(Bit Error Rate), 아웃티지 확률(Outage Probability)을 통해 시스템의 성능을 평가한다.
본 논문은 고속 IP 검색을 위해 거대한 포워딩 테이블을 인덱싱하는 트라이(trie)를 캐시에 저장할 수 있는 작은 크기로 압축하는 복합적 기법을 제안한다. 본 논문의 복합적 기법은 bit-map과 controlled-prefix 기법을 복합한 것으로 저속의 주 메모리 검색을 약간의 계산을 포함한 고속 메모리 검색으로 대체한다. bit-map 트라이 압축 기법은 트라이의 인덱스와 자식 포인터를 각각 하나의 비트로 표시한다. 예를 들면 한 노드가 n bit 대표할 때 bit-map은 노드에서 연결된 $2^n$개의 인덱스와 자식 링크를 $2^{n-1}$ bit로 표시함으로써 높은 메모리 압축효과를 제공한다. controlled-prefix 기법은 주어진 트라이 계층 개수에 대해 각 계층의 깊이(stride) 즉, 트라이의 각 계층의 최상위 노드가 대표할 비트의 개수를 결정한다. 이때 controlled-prefix 기법은 주어진 트라이 계층 개수에 대해 최소의 트라이 크기를 구하기 위해 동적 프로그래밍(dynamic programming) 기법을 사용한다. 본 연구는 트라이 계층 개수에 따라 최적의 메모리 크기와 검색속도를 제시함으로써 시스템의 메모리 크기와 요구되는 검색속도에 맞추어 적절한 트라이 구조를 선택할 수 있는 기준을 제안한다.
무선 메쉬 네트워크는 멀티홉으로 구성된 무선 백본 네트워크 기술이다. 이러한 네트워크에서 단말에게 서비스를 제공하기 위해서는 단말 위치관리는 필수적이다. IEEE 802.11s 표준에서는 두 가지 방법의 위치관리 기법을 제시하고 있다. 하지만 제시하고 있는 기법은 불필요한 제어 메시지 발생, 비효율적인 위치정보 유지, 추가적인 지연시간 발생 등의 단점을 지니고 있다. 본 논문은 일반 트래픽의 6-Address 구조에 담겨 있는 위치정보를 사용하여 On-demand 형태로 작동하는 이동단말의 위치정보 관리기법을 제안한다. 제안방법을 실제 구현을 통해 검증하였으며, 시뮬레이션을 통해 성능을 비교 해보았다. 분석과 실험 결과를 통해 위치정보 갱신을 위해 발생한 제어 메시지의 감소, 전송을 위한 지연시간 단축 등의 결과를 보여주었다.
본 논문은 SDN 기반 네트워크에서 fog computing 서비스의 이동성을 제안하고자 한다. Fog computing 아키텍처는 컴퓨팅 및 배터리 자원의 제약이 있는 IoT(Internet of Things) 기기들에게 테스크 오프로딩을 가능하게 함으로써 IoT의 저지연/고성능 서비스를 위한 방안으로 연구되고 있다. 하지만 fog computing 아키텍처에서는 고정된 IoT 기기 뿐만 아니라 이동하는 IoT 기기도 서비스 대상 단말로 고려되어야 하기 때문에 이러한 기기의 이동성을 고려한 오프로딩 방안이 필요하다. 특히 저지연 응답 시간을 요구하는 IoT 서비스의 경우, 오프로딩 이후 단말이 이동했을 때 새로운 fog computing 노드와의 새로운 통신 연결 및 테스크 오프로딩 과정을 다시 수행해야 하기 때문에 지연시간이 발생하여 사용자의 QoS(Quality of Service) 저하가 발생할 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 단말의 이동성을 고려하여 테스크 또는 테스크의 결과를 이동 후의 fog computing 노드로 미리 migration 시키고 데이터 전송을 위한 rule 또한 미리 배치시킴으로써 통신 지연 및 서비스 복구 지연 시간을 줄일 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 SIP기반으로 착신 전환 및 금지 기능을 제안하고 설계한다. 인터넷 전화는 음성통화를 기존 전화망이 아닌 인터넷을 통해 이용할 수 있는 새로운 통신 기술로 인터넷 전화를 이용하면 거리에 제약 없이 전화 서비스를 적은 비용으로 이용할 수 있으며, 확장된 멀티미디어 서비스가 가능하다. 인터넷 전화가 기존 전화망을 대체하기 위해 품질 개선, 과금 문제, 부가서비스 기능 등이 해결되어야 한다. 이에 본 연구에서는 SIP-Working Group에서 제안한 인터넷 전화 접속관리 프로토콜 SIP(Session Initiation Protocol)를 이용하여 부가서비스로 활용 가능한 통화 관련 기능 중 착신 전환 기능과 자동 연결 기능, 사생활 관련 기능 중 착신 금지 기능과 개별 통화 수신 거부 기능을 SIP UA(user Agent) 기반으로 제안하고 설계 하였다.
트래픽 지역화는 전통적인 패킷 네트워크의 종단에서 트래픽이 발생하도록 함으로써 물리적 네트워크의 부하 부담을 줄이고, 사물 인터넷 기반의 민감한 센서 데이터 관련 보안 이슈에도 효율적으로 지원할 수 있으며, 기존 네트워크 인프라의 변경 없이 차세대 융 복합 스마트 네트워크 환경에 효과적으로 적용할 수 있다. 본 논문에서는 스마트 네트워크 기반의 IoT 데이터에 콘텐츠 우선순위 기법을 적용하였다. 사물 인터넷 콘텐츠를 지역화시킴으로써 네트워크상에서 트래픽의 흐름을 효율적으로 지역화 하여 스마트 포워딩을 가능하게 하는 연구를 수행하였다. 또한, 콘텐츠 지역화를 통해 효과적인 네트워크 트래픽 경로를 결정하기 위한 연구를 진행하였다. 본 연구를 통해 네트워크 부하를 줄일 수 있었으며 이용자 품질을 보장 할 수 있는 사물 인터넷 서비스에 유용한 네트워크 구조임을 증명 할 수 있었다. 또한, 스마트 네트워크기반 환경에서 사물 인터넷 서비스를 효과적으로 수용할 수 있음을 증명하였다.
본 논문에서는 기존 HubNet 기반의 참여 모의실험의 한계를 극복하기 위한 능동형 참여 모의실험 (Active Participatory Simulation; APS) 학습 구조를 제시하고, 이를 위한 고고보도용 NetLogo 확장 모듈을 자바로 개발한다. NetLogo는 복잡하게 보이는 과학현상의 이면에 존재하는 복잡계를 모델링할 수 있는 에이전트 기반 모델링 (Agent Based Modeling) 언어다. 이것과 HubNet을 이용하면 모의실험이 수행되는 동안 학생은 하나의 에이전트로서 이 실험에 참여할 수 있다. 하지만 HubNet에서는 서버만이 외부장치와 연결된다. 따라서 고고보드를 이용한 환경 데이터 및 사용자 입력을 다수의 클라이언트를 통하여 수신할 수 없어 이중초점 모델링 기반 학습이 불가능하다. 이에 클라이언트에 연결된 고고보드의 입력 정보를 TCP/IP 소켓을 이용하여 수신하고 보드를 제어하는 자바 확장 모듈을 개발한다. 또한 HubNet과 이 확장 모듈을 사용한 APS 학습 구조 모델링 방법과 이를 위한 NetLogo 프로그래밍을 소개한다. 마지막으로 다양한 APS 학습 구조에 따른 예시를 제시하고 응답처리지연 시간 관점에서 평가하여 과학분야에 활용될 수 있는 방안을 모색한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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