본 논문은 DVB-MHP 규약을 따르는 동기화 된 데이터 방송 애플리케이션을 제작하기 위한 스트림 생성기의 구현을 기술한다. 동기화 된 애플리케이션은 비디오와 공유된 시간기준을 가지며 특정시각에 발생한 이벤트(스케쥴드 스트림 이벤트)를 처리할 수 있는 애플리케이션이다. 동기화 된 애플리케이션을 위해서 스트림 생성기는 다음 작업을 수행한다. (1) NPT(Normal Play Time)를 수신기로 보내기 위해 NPT 참조서술자를 전송 스트림 내에 MPEG2 섹션으로 포장하여 넣는다. (2) 스케쥴드 스트림 이벤트들을 생성하여 전송 스트림내의 적당한 위치에 MPEG2 섹션으로 포장하여 넣는다. (3) 애플리케이션 프로그램과 스트림 이벤트에 대한 참조(reference)를 포함하는 객체 카로셀을 생성한다. DVB-J 애플리케이션은 DVB-MHP API중에 섹션필터 관련 API를 이용하여 전송된 NPT 참조 서술자를 읽어들이고 이로부터 NPT를 재구성하며, 스트림 이벤트 관련 API를 이용하여 스트림 이벤트를 처리하도록 구현한다 스트림 생성기가 생성한 MPEG2 전송 스트림으로 Interactive Game Show 애플리케이션을 제작하여 비디오와 애플리케이션이 사용하는 이미지 디스플레이간의 동기화를 테스트하였다.
실시간 데이터 마이닝 기법은 다양한 종류의 센서에서 수집된 다차원 스트림 데이터들 사이에 존재하는 의미있는 정보를 탐사할 수 있다. 전통적인 데이터베이스 시스템에서의 마이닝 기법은 정적인 데이터베이스에 기초하므로 실시간으로 수집되는 스트림 데이터는 시간 속성을 갖는 인터벌 이벤트로 요약되어야 한다. 이 논문은 다차원 스트림 데이터 환경에서 스트림 데이터를 요약하고 이들 사이에 존재하는 인과 관계를 탐사하는 실시간 데이터 마이닝 기법을 제안한다. 제안 기법은 센서에서 수집되는 데이터의 대부분이 객체의 정상적인 상태 데이터임을 고려하여 의미있는 이상 이벤트를 선별하여 전송한다. 그리고 스트림 데이터의 연속성을 고려하며 스트림 데이터를 세 가지 상태의 이벤트로 요약하고 인과 관계 규칙을 탐사한다. 인과 관계 규칙은 시간에 따라 이벤트 발생에 영향력을 미치는 원인 이벤트를 발견함으로써 이벤트의 발생을 미리 예측할 수 있다.
디지털 방송에서 애플리케이션은 셋톱박스(TV 수신기)에서 수행되는 응용프로그램을 말하며, 연동형 애플리케이션은 비디오내의 특정 시각에 정해진 일을 수행하는 애플리케이션이다. 본 논문에서는 연동형 애플리케이션을 구현하는데 필요한 개념, 표준 및 기술을 분석하고, 이들을 통합하여 연동형 애플리케이션을 구현하는 방법을 제안한다. 본 논문은 특히 유럽식 데이터 방송 표준인 DVB-MHP를 염두에 두고 기술한다. DVB-MHP 규약에서는 비디오와 애플리케이션을 동기화 시키는 방법으로 스케줄드 스트림 이벤트 방법을 권장하고 있다. 이 방법은 방송중간에 스케줄드 스트림 이벤트를 전송하고 애플리케이션이 스트림 이벤트를 수신, 스트림 이벤트에 명시된 시각에 스트림 이벤트를 처리하는 방법이다. 현재 상용으로 사용되고 있는 전송 스트림 생성기, 즉, 다중화기는 스트림 이벤트를 사용할 수 있도록 전송 스트림을 생성해 주지 않기 때문에 본 논문에서는 본 연구팀이 개발한 실험실용 스트림 생성기를 이용하여 필요한 전송 스트림을 생성하였다. 그리고 실제로 하나의 연동형 애플리케이션을 구현하여 테스트했다. 그 결과 연동형 애플리케이션이 스트림 이벤트를 성공적으로 처리함을 확인하였다. 구현된 애플리케이션에서 스트림 이벤트들은 의도한 시점으로부터 240ms 이내에서 비디오와 동기화 되었는데, 이 시간은 비디오와 그래픽 이미지간의 동기화 오차에 대한 허용치이다.
RFID 미들웨어는 응용 서비스를 담당하는 어플리케이션이 등록한 비즈니스 이벤트를 빠르게 검출하여 이를 실시간적으로 전달할 수 있어야 한다. RFID 스트림 데이터는 대용량으로 발생되지만 어플리케이션에서 요구하는 비즈니스 이벤트를 항상 만족시키지는 못한다. 이에 따라, 미들웨어는 불필요한 이벤트를 처리하기 위해 많은 시간을 소요할 뿐만 아니라 대용량의 RFID 스트림 데이터를 정해진 시간 내에 처리하지 못하는 문제점이 발생한다. 이 논문에서는 대용량의 스트림 데이터에서 발생한 모든 이벤트를 처리하지 않고 어플리케이션이 등록한 비즈니스 이벤트를 구성하는 최소 조건을 만족하는 후보 집합을 찾는 연산을 제안한다. 이를 통해 후보 집합이 추출되면 실제 비교 연산을 통하여 조건을 만족하는 비즈니스 이벤트를 찾아내고 어플리케이션에 전달한다. 또한, 비트맵으로 이벤트의 발생을 표시를 하고 이 비트맵을 이용하여 실제 비즈니스 이벤트를 검출하는 기법을 제공한다.
복합 이벤트 스트림 처리 시스템(Complex Event Processing System)은 연속적으로 발생하는 이벤트의 스트림을 효율적으로 처리하기 위한 시스템으로써, IoT 시스템에서 처리되는 센서 데이터 등 최근 생활 속에서 그 필요성이 많이 나타나고 있다. 그러나 아직은 질의 처리의 성능에 대해 개발자의 책임으로 돌리고 있는 부분이 있어 이용에 세심한 주의가 요구되고 있다. 그 중 한 예로, 향상된 성능을 가지는 동일한 의미의 질의를 선정하기 위한 충분할 만큼의 안내는 제공되고 있지 않은 상태이다. 본 논문에서는 이벤트 스트림 처리 시스템의 성능 개선을 위한 질의 전처리 도구를 제안한다. 이 도구는 입력된 질의를 분석하여 성능에 나쁜 영향을 미치는 패턴의 질의로 판정 되면, 성능을 향상시킬 수 있는 대안을 제시해줌으로써 개발자들의 스트림 질의 성능에 대한 부담을 덜어주게 된다. 결과적으로 디버깅, 테스팅, 성능 조정의 어려움을 해소하는 데에 도움을 줄 것으로 기대한다.
이벤트는 환자의 증상과 같은 시간 속성을 갖는 흐름을 의미하며 센서를 통하여 수집된 스트림 데이터는 시작과 종료 시점을 갖는 인터벌 이벤트로 요약 가능하다. 그러나 대부분의 시간 마이닝 기법은 빈발 이벤트만을 고려하며, 빈발하지 않는 이벤트는 중요하더라도 제외되는 문제가 있다. 이 논문에서는 다차원 스트림 데이터 환경에서 인터벌 이벤트에 기초하여 의미있는 시간 관계에 대한 연관 규칙 마이닝 기법을 제안한다. 제안 방법은 이벤트 가중치와 이상 이벤트가 감지된 시점의 스트림 데이터만 고려하여 이벤트의 발생 횟수에 상관없이 의미있는 시간 관계에 대한 연관 규칙을 탐사한다. 그리고 성능 평가를 통하여 제안 방법이 기존의 방법에 비하여 보다 유용한 지식을 탐사함을 보인다.
본 논문에서는 시공간 데이터 스트림에서 관심 이벤트를 검출할 수 있고 복잡한 공간 패턴을 감지할 수 있는 시공간 복합 이벤트 처리 시스템을 제안한다. 제안 시스템은 이동 객체 및 정적 객체에서 발생하는 시공간 데이터 스트림에서 스트림 발생시각, 위치 정보와 같은 시공간 정보를 데이터베이스와의 조인을 통해 얻은 관련 속성 정보를 활용하여 이벤트를 검출할 수 있다. 또한, 시공간 정보가 포함된 복잡한 패턴을 처리하기 위해 공간 패턴 연산자를 사용하여 시공간 복합 이벤트를 처리할 수 있다.
사물인터넷 환경에서는 센서로부터의 이벤트 데이터가 시간의 흐름에 따라 지속적으로 보고된다. 이러한 추세로 입수되는 이벤트 데이터는 무한정 쌓이게 되므로 데이터의 효율적인 분석과 관리를 위한 방안이 필요하다. 본 연구에서는 지속적으로 보고되어 유입되는 센서로부터의 이벤트 데이터에 대하여 효과적인 선택과 활용을 뒷받침 할 수 있도록 하는 데이터 스트림 분할 방안을 제안하였다. 분석 처리를 시작할 지점을 식별하기 위한 식별자를 선정하도록 하였다. 이러한 식별자의 역할을 존치시킴으로써 분석할 대상을 명확하게 할 수 있으며 데이터 처리량을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서 제안하는 스트림 분할을 위한 식별자는 각 스트림의 이벤트 발생을 기준으로 하기에 의미 중심의 데이터 스트림 분할 방안이라고 할 수 있다. 스트림 처리에서의 식별자의 존재는 대용량의 지속적인 데이터 유입환경에서 효율성을 제공하고 비용을 저감하는 측면에서 유용하다고 할 수 있다.
데이터 마이닝은 다양한 분야에서 축적된 데이터로부터 필요한 지식을 탐사하기 위하여 널리 이용되고 있다. 연관규칙을 탐사하기 위하여 이벤트의 빈발 횟수에 기반을 둔 많은 방법들이 존재하지만, 이들은 이벤트가 연속적으로 발생하는 스트림 환경에는 적합하지 않다. 또한 실시간으로 연관규칙을 탐사해야 하는 스트림 환경에 적용하기에는 많은 비용이 든다. 이 논문에서는 스트림 환경에서 연관규칙을 탐사하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 데이터 스트림에서 목적 이벤트의 발생 간격에 따른 가변 윈도우로부터 이벤트의 존재 유무에 근거한 COBJ(Count object) 계산법을 이용하여 데이터 항목을 추출한다. 추출된 데이터는 FPMDSTN(Frequent Pattern Mining over Data Stream using Terminal Node) 알고리즘을 통해 실시간으로 연관규칙을 탐사한다. 실험 결과를 통해 제안하는 방법이 기존의 방법에 비해 스트림 환경에 효율적임을 보인다.
RFID 이벤트는 연속적으로 발생하는 대용량의 스트림 데이타이다. 연속적인 RFID 스트림으로부터 비즈니스 이벤트를 검출하기 위한 많은 연구들이 진행되었다. 그러나 기존 연구는 실제 비즈니스 이벤트가 발생하는 최소 조건을 만족하지 못하는 경우에도 계속적인 검사를 수행하기 때문에 연산 비용이 증가하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 불필요한 비즈니스 이벤트 검출 연산을 제거하기 위하여 비즈니스 이벤트의 최소 조건을 정의하고 조건을 만족하는 경우에만 비즈니스 이벤트를 검출하는 연산을 제안한다. 비즈니스 이벤트의 최소 조건을 검사하기 위하여 비즈니스 이벤트를 그리드 색인에 등록하고 질의 색인과 비트맵을 사용하여 비즈니스 이벤트를 추출한다. 제안하는 비즈니스 이벤트 검출 기법의 우수성을 입증하기 위해서 기존의 연구와 성능 비교 평가를 수행한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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