본 논문에서는 차량용 전자제어식 주차 브레이크(Electric Parking Brake, EPB) 시스템의 고장 허용 제어(fault tolerant control)를 위한 고장 안전 기법(fail-safe logic)을 제안한다. 고장 안전 기법의 구현을 위하여 EPB 구동 모터에 흐르는 전류 리플을 측정하여 센서리스 위치 추정을 한다. 추정값과 홀 센서의 출력을 비교하여 잔차(residual)를 발생하고, 이를 이용하여 시스템 내부의 고장을 진단하고 고장 안전 기법을 통하여 전체 시스템의 오작동을 방지한다. 시스템 오작동을 방지하기 위한 고장 안전 기법에 대하여 정의하고 모의실험을 통하여 내부 시스템의 고장이 발생 시 이 기법이 고장을 진단하고 시스템을 안전하게 운영할 수 있음을 확인하였다.
하이퍼큐브 노드들의 커뮤니케이션은 메세지 라우팅에 의하여 이루어진다. 그러 므로 효율적인 메세지 라우팅은 하이퍼큐브 병렬컴퓨터의 성능에 매우 중요한 요소가 된다. 그러나 하이퍼큐브 노드들은 하드웨어 혹은 소프트웨상의 문제로 인하여 부분적 으로 결함이 발생할 수 있는데, 이를 손상된 하이퍼큐브라 한다. 신뢰성이 높은 하이 퍼큐브 시스템은 이러한 문제점을 극복 해야만 한다. 손상된 하이퍼큐브상에서 신뢰성을 향상시키기 위한 방법 중의 하나는 오류 회복기능을 갖는 메세지 라우팅 알고리즘을 사용하는 것이다. 본 연구에서는 독립된 경로를 이용하여 가능한 최단거리를 갖는 메세지 라우팅 알고리즘을 제안하며, 이 알고리즘의 성능을 분석하기 위하여 시뮬레 이션을 통해 평가한다.
분산형 P2P 그리드 시스템을 구축하는데 있어 연산 수행을 위한 노드 구성 기법과 구성된 토플로지에 적합한 연산 수행 보델 및 스케줄링 기법은 필수 요소이다. 하지만 기존 연구에서는 자원 제공자와 휘발성을 고려하지 않은 연산 수행 모델을 사용하였기 때문에 연산의 안정적인 수행이 보장되지 못하고, 시스템의 성능이 떨어지는 문제점이 발생한다. 이에 본 논문에서는 가용성 기반의 자가 조직적 계산 오버레이 네트워크(SelfCON:Self-organizing Computation Overlay Network) 구성 기법과 구성된 토폴로지에 적합한 연산 수행 모델 및 스케줄링 기법을 제안한다. 제안 기법은 자원 제공자 노드의 휘발성을 고려하여 안정성을 높임으로써 전체 연산 성능을 향상시킨다.
전력계통의 자동화에 있어 측정되는 데이터의 정확성은 기본적으로 확립되어야 할 요건이다. 측정된 데이터는 통신 장애나 기기 자체의 오동작으로 인해 오차를 포함할 수 있으며, 이러한 오차는 상태추정에 의해 줄어들 수 있으나, 잘못 측정된 일부 값에 의해 상태추정의 전반적인 신뢰도가 저하될 수 있다. 본 논문에서는 가중최소 상태추정과 카이스퀘어 이론에 근거한 잘못 측정된 데이터의 검출 알고리즘이 제안되었으며, 이를 국내 154kV 변전소에 적용하였다. C 언어와 비쥬얼 베이직을 사용하여 GUI 환경의 시뮬레이터를 개발하였으며, 다른 운용 시스템과의 연계를 고려하여 TCP/IP 프로토콜을 탑재하였다.
임베디드 시스템의 활발한 사용으로 스마트 팩토리와 같이 여러 에지가 모여서 함께 복합적인 동작을 하게 되는 멀티 에지 시스템들이 동작되고 있다. 멀티 에지 시스템에서 하나의 에지에서의 이상 동작이 다른 에지로 전달되거나 전체 시스템이 다운되는 경우가 자주 발생한다. 이러한 시스템에서 각 에지의 이상 동작을 판단하고 제어하는 것이 중요하지만, 이는 성능의 한계가 존재하는 작은 에지의 임베디드 시스템에 부하를 가한다. 이러한 시스템에서 우리는 전력 소비 데이터를 사용하여 에지 장치의 상태를 확인하고 이를 QR코드 기반으로 데이터를 전송하여 서버에서 이상 동작을 확인하고 제어하려 한다. 논문에서 제안된 아키텍처는 에지의 전력 소모 데이터를 측정하기 위해 'chip-whisperer'를 사용하고 서버를 구현하기 위해 '라즈베리 파이'를 사용하여 구현하였다. 그 결과 제안된 아키텍처서버는 성공적인 데이터 전송 및 이상 동작 판정을 보였으며 에지에서 추가 부하가 나타나지 않음을 확인하였다.
발전고의 운정을 감시하기 위한 효과적인 수단으로 공정제어 그래픽 시스템이 제안되었다. 이는 분산 컴퓨터 시스템의 한 적용 형태인 공유 메모리를 이용한 다중프로세서 구조를 사용하므로 기능상 확장성이 있고 실시간 프로세서에 적용이 가능하다. 공유 메모리는 프로세스 값과 사용자 명령을 다루는 실시간 데이타 베이스로 사용된다. 본 시스템에 사용되는 데이타 베이스 파일들은 사용자 대화형 화상편집 프로그램에 해 생성되며 간편하고 사용자에 친근한 특성을 갖는다. 본 공정제어 그래픽 시스템은 발전소 보일러의 운전 감시 및 보일러 제어기의 bcak-up제어기능을 갖도록 구현되어, 실제 울산 화력발전소에 적용되었다. 그 결과 운전자 메뉴에 따라 14페이지 의 칼라 그래픽 화면으로 보일러의 운전 데이타를 정확히 디스플레이 하였으며, 아울러 고장 대응 기능도 원활히 수행하였다. 수행하였다.
현재 서울도시철도 5,7,8호선 신호기계실에 설치되어 운영 중인 열차운행 제어 시스템 (L-CTC)는 DOS로 운용되는 컴퓨터를 사용하고 있다. DOS 기반 L-CTC는 H/W의 부품, DOS 운영 체제에서의 S/W 확보 등으로 시스템 확장과 유지보수가 불가능하게 되었다. L-CTC 노후화는 전체 시스템의 운용에 영향을 미치고 있어 시스템의 개량이 필요한 상태이다. 본 연구에서는 L-CTC 컴퓨터 및 HADAX의 기능을 결함허용시스템을 적용한 완전한 이중계로 구현함으로써 기존 이중계 시스템의 문제점을 해결하였으며, 현재 DOS 기반의 O/S로 운영중인 L-CTC 컴퓨터를 WINDOWS 기반의 O/S로 구현하여 L-CTC 컴퓨터에 제어기능을 추가함으로써 기존 LCP제어 방식을 개선하여 장비의 간소화 및 시스템 현대화를 구현하였다. 또한 기존 연동장치인 Microlok의 오류정보를 L-CTC 컴퓨터로 수신하여 운영 중 발생하는 Microlok의 오류 사항에 대하여 효율적인 대처가 가능하도록 하였다. 또한 현장 감시 기능만을 수행하는 분소 시스템에 제어 기능을 추가하여 사령과 현장 기계실 시스템의 중간 단계에 통합분소 시스템을 구축함으로써 사령제어 불가능 시, 통합분소 시스템이 현장 L-CTC 시스템을 통제하도록 구성하여 성능 향상 및 분소와 기계실의 집중화 방안을 제시하였다. 본 논문을 통해 서울도시철도 L-CTC 시스템 장비의 노후화를 대비할 수 있으며, 완전한 이중계 구성으로 시스템을 더욱 안정화 하였다. 또한, WINDOWS 기반의 O/S로 L-CTC 컴퓨터를 구성하여 장비의 간소화 및 현대화가 가능해 졌으며, 분소 및 기계실의 집중화 방안을 제시하여 유지 보수 기능을 향상시켰다.
본 논문에서는 높은 시스템 가용성을 제공할 뿐만 아니라 고장 발생시 데이타 손실이 없는 두 가지 hot standby 구조를 제안한다. 제안된 hot standby 구조의 성능 을 평가하기 위해서 hot standby 구조로부터 동기 unit 만을 제거한 warm standby 구 조를 고려하였으며, 각 구조에 대한 시스템 불가동률을 마르코프 상태도를 이용하여 구한 후 서로 비교 평가하였다. 본 연구 결과, 대부분의 경우 hot standby 구조가 warm standby 구조보다 훨씬 높은 가동률을 제공하였으며, 외부 동기 unit로 구성된 hot standby 구조가 내부 동기 unit로 구성 된 hot standby 구조보다 향상 약간 높은 시스템 가동률을 유지하였다. 각 구조에 대한 active set time과 personnel recovery rate 는 시스템 가동률에 거의 영향을 미치지 않았다. 그러나 data recovery time 이 임계치 이상으로 증가하는 경우에는 hot standby 구조와 warm standby구조 모두 시스 템 가동률이 급격히 저하되었고 특히 hot standby 구조의 성능 저하가 심하여 궁극적으로 warm standby 구조보다 시스템 가동률이 떨어지는 현상을 보였다.
전관 방송 시스템에서 장비 노후화나 건물 공사 시 작업자의 실수 등의 원인으로 고장이 발생한 경우 방송이 불가능 하게 된다. 본 연구에서는 이러한 상황에서도 방송 할 수 있는 시스템을 설계하였다. 방송 서비스는 메인 방송 장치를 사용하여 작동하며, 로컬 방송 장치는 로컬 지역에서만 별도로 작동한다. 메인 방송 장치가 작동 불가능하게 되면, 메인 컨트롤러에 의해 백업 된 데이터에 기초하여 로컬 방송 장치 중에서 가장 우선순위가 높은 장치를 활성화시킨다. 본 논문은 기존의 비상 방송 장치 이중화 방법보다 개선 된 방법을 제안한다. 기존 방식은 정상 상태에서 대기 장비를 사용할 수 없었으나 제안 된 방법에서는 대기 장비를 정상 상태에서 로컬 방송 장비로 사용할 수 있다. 이 방식은 값 비싼 장치의 중복 구성으로 인한 자원 낭비를 최소화하면서 안정적인 시스템의 운영이 가능하다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권7호
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pp.3747-3765
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2017
Existing authentication mechanisms in cellular mobile communication networks are realized in the upper layer by employing cryptographic techniques. Authentication data are broadcasted over the air in plaintext, enabling attackers to completely eavesdrop on the authentication and get some information about the shared secret key between legitimate nodes. Therefore, reusing the same secret key to authenticate several times results in the secret key's information leakage and high attacking rate. In this paper, we consider the most representative authentication mechanism, Authentication and Key Agreement (AKA), in cellular communication networks and propose an enhanced AKA scheme based on Physical Layer Authentication (AKA-PLA). Authentication responses generated by AKA are no longer transmitted in plaintext but masked by wireless channel characteristics, which are not available to adversaries, to generate physical layer authentication responses by a fault-tolerant hash method. The authenticator sets the threshold according to the authentication requirement and channel condition, further verifies the identity of the requester based on the matching result of the physical layer authentication responses. The performance analyses show that the proposed scheme can achieve lower false alarm rate and missing rate, which are a pair of contradictions, than traditional AKA. Besides, it is well compatible with AKA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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