Xu, Xiaomin;Soga, Kenichi;Nawaz, Sarfraz;Moss, Neil;Bowers, Keith;Gajia, Mohammed
Smart Structures and Systems
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제15권3호
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pp.769-785
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2015
Although timber structures have been extensively used in underground temporary supporting system, their actual performance is poorly understood, resulting in potentially conservative and over-engineered design. In this paper, a novel wireless sensor technology, SmartPlank, is introduced to monitor the field performance of timber structures during underground construction. It consists of a wooden beam equipped with a streamlined wireless sensor node, two thin foil strain gauges and two temperature sensors, which enables to measure the strain and temperature at two sides of the beam, and to transmit this information in real-time over an IPv6 (6LowPan) multi-hop wireless mesh network and Internet. Four SmartPlanks were deployed at the London Underground's Tottenham Court Road (TCR) station redevelopment site during the Stair 14 excavation, together with seven relay nodes and a gateway. The monitoring started from August 2013, and will last for one and a half years until the Central Line possession in 2015. This paper reports both the short-term and long-term performances of the monitored timber structures. The grouting effect on the short-term performance of timber structures is highlighted; the grout injection process creates a large downward pressure on the top surface of the SmartPlank. The short and long term earth pressures applied to the monitored structures are estimated from the measured strains, and the estimated values are compared to the design loads.
본 논문에서는 모바일 환경의 이동 노드에서 전송되는 데이터의 기밀성 보장과 안전한 전송을 위한 무선 기반의 네트워크 실험환경을 설계 구축하고, MIPv6에서 기본적으로 탑재하고 양단간의 신뢰성 있는 인증키의 관리와 분배를 위해 사용되는 IKEV2 프로토콜을 모델링하여 실험하였다. 무선 네트워크에서 이동 노드의 핸드오프 시 빈번하게 발생되는 인증키 재설정 및 재교환 문제를 한정된 대역폭이 키 교환에 미치는 영향을 분석하였고 멀티 인터페이스를 이용한 인증 설정 및 교환 과정에 대한 성능 및 지연시간에 대한 연구를 진행하였다. 결론으로 모바일 노드가 IPSec을 이용하여 전송 시 발생하는 키의 재인증이 기존의 무선 네트워크가 지닌 대역폭의 한계에 따라 재설정이 불가능할 수도 있을 것으로 파악했으며 실험 결과를 통해 제안된 네트워크간의 멀티 인터페이스 사용은 보안 전송 시 핸드오프로 인한 키 교환 지연시간을 최소화 할 수 있을 것으로 예상된다.
기존 이동성 관리 기법들은 IP 기반의 코어 네트워크와 다양한 접근 네트워크를 수용하는 차세대 네트워크에서 활용하기에는 부족한 점이 많다. 현재 ETRI에서는 차세대 네트워크에서의 이동성 관리에 관한 ITU-T 요구사항을 만족시키는 AIMS (Access Independent Mobility Service) 시스템을 개발 중에 있다. AIMS 시스템은 차세대 네트워크에서 이종망간의 이동성 관리에 우수한 성능을 지닌다. 한편, 최근에 많이 활용되는 사용자 단말은 여러 개의 통신 인터페이스를 지니고 있어서 Wi-Fi와 3G와 같은 서로 다른 여러 네트워크에 동시에 접속할 수 있다. 본 논문에서는 AIMS 시스템에서 이동성 지원을 받는 단말들이 여러 네트워크에 동시에 접속할 경우 접속 네트워크 기술 간에 선택적으로 데이터 플로우를 이동시킬 수 있는 플로우 이동성(flow mobility) 기법을 설계하고 NS-3 시뮬레이션 구현을 통하여 제안 기법을 검증한 결과를 제시한다. 또한, 시뮬레이션 수행 결과를 통하여 제안 기법이 다양한 접근 네트워크를 지닌 이동 네트워크에서 네트워크의 지원을 보다 효율적으로 활용하게 함을 입증한다.
본 논문에서는 차세대 무선 네트워크에서 품질이 보장된 광 대역의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위하여 Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network(WDM-PON) 기반의 무선 액세스 네트워크 및 효율적인 이동성 지원 프로토콜을 제안한다. 제안된 차세대 무선 액세스 네트워크는 WDM-PON 기술을 활용하여 광대역의 무선 액세스 네트워크를 구성하며, 새롭게 제안된 로컬 채널을 활용하여 서브 액세스 네트워크간의 빠르고 효율적인 로컬 데이터 및 핸드오프 데이터를 전송한다. 제안된 IP 기반의 이동성 지원 프로토콜은 초기 데이터 전송 시 이동 노드에게 최적화된 경로를 제공함으로써 데이터 전송의 효율성을 증가시킨다. 또한, 제안된 방식은 Hierarchical Mobile IPv6(HMIPv6)와 Fast Handovers for MIPv6(FMIPv6)의 장점들을 효과적으로 결합하여 빠르고 효율적인 핸드오프를 지원함으로써 이동 노드에게 품질이 보장된 신뢰성있는 서비스를 제공한다. 제안된 방식의 성능 분석은 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 이루어졌으며, 다양한 네트워크 환경에서 핸드오프 지연시간, 패킷 손실 등에 대하여 기존의 방식과 비교 분석하였다.
앞으로의 네트워크는 IP를 중심으로 하여 여러 가지 서비스 네트워크들이 통합된 형태가 될 것이다. 기존의 PSTN 네트워크를 비롯, 이동 통신, 방송, 그리고 인터넷까지 전부 통합되어 상위 사용자에게는 어떤 서비스라도 제공할 수 있는 통합된 네트워크가 될 것이다. 이러한 통합된 네트워크 프레임워크를 구축하는데 있어 제공해야 될 중요한 프로토콜들로는 가장 먼저 이동성과 더불어 멀티호밍 등이 될 것이다. 미래의 통합된 네트워크의 단말은 소형화, 지능화로 인해 이동성이 기본이 될 것이며, 여러 가지 액세스 기술로 인해 한 단말에는 많은 인터페이스들이 존재한다. 따라서 이러한 단말에게 지속적인 서비스를 제공하기 위해서는 이동성 및 멀티호밍 프로토콜을 지원해야 하는 것이다. 본 논문에서는 이와 같이 통합된 네트워크 프레임워크상에서 서비스 이동성을 제공하기 위해 필요한 프로토콜들과 기능들에 대해 선행 연구한다.
본 논문에서는 홈 네트워크가 사설망으로 구성됨으로 인하여 인터넷과 홈 네트워크가 단절된 환경에서 사용자가 인터넷을 통하여 흠 네트워크 내부의 장치들을 제어하고 모니터링을 할 수 있는 UPnP 프록시 시스템을 제안한다. 흠 네트워크가 사설망으로 구성되는 환경에서는 댁내 장치의 광고 메시지가 인터넷으로 전송되지 않아 사용자는 댁내에 어떠한 장치가 접속되어 있는지 알 수 없으며, 사용자는 댁내의 장치에 직접 접근할 수 얼기 때문에 장치 제어 명령을 해당 장치로 전달할 수 없다 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 분석하고 외부 인터넷에서 댁내 UPnP 장치들을 제어할 수 있는 방안을 제시한 후, UPnP 프록시 시스템을 설계하고 구현한다. 본 시스템의 장점으로, 사용자는 본 시스템을 사용하여 유무선 환경의 인터넷에서 기존의 댁내 환경에서의 장치 제어를 위한 프리젠테이션 문서를 이용하여 장치를 제어 할 수 있으며, HTTP 기반의 푸시 기술을 통하여 사용자는 홈 네트워크의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
F-HMIPv6(Fast-Hierarchical Mobile IP version 6) 네트워크에서는 단말의 이동을 관리하기 위해 MAP(Mobility Anchor Point)를 사용한다. 현재는 매크로 핸드오프 발생 시 단말로부터 가장 멀리 떨어져있는 MAP을 선택하는 기법을 사용하고 있다. 그러나 이 경우 하나의 큰 MAP으로 전체 부하가 몰리는 문제와 이동 단말과 MAP간의 긴 거리로 인해 통신 비용이 증가하는 문제가 있다. 이 연구에서는 단말의 이동속도와 패킷 전송률을 고려하여 통신 비용을 최소화 하는 비용 효율적인 MAP을 선택 기법을 제안한다. 이를 위해 통신 비용을 바인딩 업데이트 비용과 데이터 패킷 전달 비용으로 구분하고 이 통신 비용을 최소화하는 MAP의 크기를 수식으로 표현한다.
웜에 의한 사이버 위협이 증가함에 따라 원의 전파 특성을 분석하기 위한 웡 전파 모델링 기법들이 연구되고 있다. 대표적인 예로 수학적 모델링 기법인 Epidemic, AAWP(Analytical Active Worm Propagation Modeling), 및 LAAWP(Local AAWP) 등의 모델링 기법들이 제시되었다. 하지만, 이들 기존 모델링 기법들은 대부분 Ipv4 전체 네트워크를 대상으로 하는 랜덤 스캐닝 기법에 대해서만 모델링이 가능하며, 웜에 대한 인간의 대응활동인 보안패치 및 백신프로그램 업데이트 등의 행위를 표현하는데 한계점을 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 AAWP와 LAAWP 모델링 기법들의 수식과 파라미터를 확장하는 모델로 ALAAWP(Advanced LAAWP Modeling)를 제안한다. 제안하는 모델은 웜 모델링에 있어 네트워크 및 스캐닝 기법 표현에 유연성을 가지며, 다양한 파라미터의 추가를 통하여 월의 전파에 의한 피해정도 및 방어대책의 적절성 검증에 효과적으로 이용이 가능하다.
4차 산업혁명과 정보통신 기술의 발전 및 코로나 19로 ICT 환경이 급변하는 가운데 설계 초기에 보안성, 이동성, 관리성, QoS 등이 고려되지 않고 개발된 기존 인터넷은 기본 구조 위에 기능을 추가해야하는 한계성 때문에 인터넷 구조가 복잡해졌으며 보안성 취약, 안정성 취약, 신뢰성 취약 등의 문제가 지속적으로 발생하고 있다. 또한 인공지능, IoT 등 첨단 기술로 인한 디지털 트랜스포메이션 시점에 안정성과 신뢰성을 제공할 수 있는 새로운 개념의 인터넷이 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 사이버 보안을 강화할 수 있는 한국형 미래 인터넷 구현 방안을 제시하기 위해 미래 인터넷 구현에 있어 중요한 핵심 요소를 분석하고 국내외 미래 인터넷 관련 연구 동향과 기술 적합성을 평가하여 한국의 사이버 환경에 적합한 미래 인터넷의 추진 방향 및 추진 전략을 도출하였다. 미래 인터넷 구현에 있어 핵심 요소의 중요도는 보안성, 무결성, 가용성, 안정성, 기밀성의 순으로 나타났다. 현재 미래 인터넷 프로젝트는 전 세계적으로 다양하게 연구되고 있는데 수많은 프로젝트 중 Bright Internet이 미래 인터넷 구현의 핵심 요소를 가장 적절히 만족하고 있으며 한국의 사이버 환경에 가장 적합한 기술로 평가되었다. Bright Internet을 한국형 미래 인터넷으로 추진하기 위해 기술적 이슈뿐만 아니라 전략적 이슈와 법률적 이슈도 같이 고려하여야 한다. 기술적 이슈로는 한국형 미래 인터넷의 표준으로 Bright Internet을 선정함에 있어 SAVA IPv6-NID 채택이 필요하고 데이터 센터 차원의 통합 데이터 관리와 국가 간 협력 체계수립이 필요할 것이다. 전략적 이슈로는 안전한 관리 체계와 운영기관의 확립이 필요하고, 법률적 이슈로는 한국의 개정된 데이터 3법과 같은 국내법 준수를 포함한 GDPR(General Data Protection Regulation, 개인정보보호규정)의 요구 사항도 만족시켜야 한다.
기존의 모바일 VPN 서비스는 이동 근무자가 홈 네트워크인 사내 네트워크에 접속하는 통신 형태를 가정하였기 때문에 이를 두 VPN 사용자 모두 외부 네트워크로 이동한 경우의 통신 지원에 이용 할 경우, 경로 우회에 따른 모바일 VPN 서비스의 성능 저하가 우려된다. 본 논문에서는 이를 개선하기 위하여 Diameter MIP를 통해 할당 받은 x-HA를 사용하는 모바일 VPN을 토대로 외부 네트워크로 이동한 VPN 사용자 간에 경로 최적화를 지원하는 모바일 VPN 서비스 방안을 제안한다. 제안한 방안에서 i-HA는 MN의 CoA로써 MN의 x-HoA와 VPN-TIA를 동시에 유지하여 외부 네트워크에 위치한 VPN 사용자들에게 효율적인 최적화된 경로를 제공하는 한편, 홈 네트워크 내 CN과도 안전한 통신이 이루어지도록 한다. 또한, VPN 서버로 하여금 모바일 VPN 사용자가 등록한 x-HA간에 IPSec 터널을 동적으로 설립하도록 하고, 이를 이용하여 최적화된 경로상의 종단 간 보안을 보장하며 모바일 VPN 사용자인 MN이 가지는 무선구간에서의 오버헤드 및 IPSec 터널 설립에 대한 오버헤드를 줄인다. 시뮬레이션 결과를 통하여 제안한 방안이 기존 방안에 비해 종단간 데이타 전송 지연시간을 단축시키고, 핸드오프 직후 평균 데이타 처리율을 향상시킴을 볼 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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