Khajenasiri, Iman;Zhu, Peng;Verhelst, Marian;Gielen, Georges
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제4권5호
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pp.354-365
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2015
This work presents an Internet of Things (IoT) system for home energy management based on a custom-designed Impulse Radio Ultra-Wideband (IR-UWB) transceiver that targets a generic and multi-standard control system. This control system enables the interoperability of heterogeneous devices: it integrates various sensor nodes based on ZigBee, EnOcean and UWB in the same middleware by utilizing an ad-hoc layer as an interface between the hardware and software. The paper presents as a first the design of the IR-UWB transceiver for a portable sensor node integrated with the middleware layer, and also describes the receiver connected to the control system. The custom-designed low-power transmitter on the sensor node is fabricated with 130 nm CMOS technology. It generates a signal with a 1.1 ns pulse width while consuming $39{\mu}W$ at 1 Mbps. The UWB sensor node with a temperature measurement capability consumes 5.31 mW, which is lower than the power level of state-of-the-art solutions for smart-home applications. The UWB hardware and software layers necessary to interface with the control system are verified in over-the-air measurements in an actual office environment. With the implementation of the presented sensor node and its integration in the energy management system, we demonstrate achievement of the broad flexibility demanded for IoT.
인터넷기반의 클러스터 시스템 환경에서 부하공유 알고리즘은 네트워크의 특성 및 노드의 이질성에 따른 부하 불균형에 효과적으로 대처 할 수 있어야 한다. 본 논문에서 제안하는 효율적인 부하공유기법은 Weighted Factoring 알고리즘을 기반으로 스케줄러를 생성하고 여기에 적응할당정책과 개선된 고정 분할 단위 알고리즘을 적용하여 작업을 분배하는 것이다. 본 논문에서 적용한 적응할당정책은 상대적으로 작업속도가 느린 종노드의 작업을 빠른 종노드가 대신 수행하도록 하는 기법이며, 개선된 고정 분할 단위 알고리즘은 종노드의 계산시간과 데이터전송에 필요한 네트워크 통신시간을 겹치도록 하는 것이다. 제안된 알고리즘의 성능 평가를 위한 시스템 환경에서 멀티미디어 응용에 많이 사용되는 행렬의 곱셈 프로그램을 PVM을 통하여 실험한 결과, 본 논문에서 제안한 알고리즘이 NOW 환경에서 우수한 Send, GSS, Weighted Factoring 알고리즘보다 각각 75%, 79%, 그리고 17% 효율적임을 보였다.
본 논문은 웹서비스로 구현되는 상황인식 어플리케이션에서 상황정보에 적응하는 방안으로서 다형성을 적용하여, 웹서비스 통합을 구현하고, 그를 통한 비용 감소의 효과를 보인다. 유비쿼터스 컴퓨팅의 대두로, 상황인식어플리케이션에 대한 관심이 높아지고 있으며, 그에 따른 상황정보 적응성 보장이 주요한 이슈로 등장하고 있다. 상황정보가 꾸준히 변화되어지고, 어플리케이션은 그 변화에 적응해야 하는데, 이때 보다 적은 비용으로 적응성을 해결하려고 하는 노력을 요구된다. 이는 최근 주목을 받는 서비스 기반 아키텍쳐를 통하여 웹서비스 기술을 보다 체계적으로 접근할 수 있다. 웹서비스로 구현되는 상황인식 어플리케이션의 경우, 서비스들의 통합 구현에 상황인식 적응성을 반드시 고려해야 하며, 나아가 보다 적은 비용으로 해결할 수 있는 방안을 요구하게 된다. 본 논문은 객체지향의 다형성 기술을 통하여, 통합 서비스를 구현하는 방안을 제안하고, 구체적인 웹서비스 구현을 분석하여, 제시한 통합 서비스 구현 방안이 적응성을 구현에 어느정도 수행 코드 감소를 가져오는지를 보인다.
TCP의 성능은 연결된 송신자와 수신자간의 전송 경로상의 트래픽 혼잡정도에 의해 영향을 받는다. 트래픽이 급작스럽게 증가하여 혼잡이 발생하면, 이는 데이터 전송의 장애를 유발시킬 수 있다. 데이터 전송의 장애가 발생하여 전송 패킷의 손실이 발생하면, TCP는 슬로우스타트를 수행하여 전송 속도를 낮추어 전송 경로 상의 트래픽 혼잡을 줄이고자 한다. 이동 단말이 이기종 무선 네트워크 간에 수직적 핸드오프를 하게 될 경우, TCP는 트래픽의 급격한 변화를 경험하게 되고, 이에 대해 슬로우스타트를 수행하게 된다. 본 논문에서는 수직적 핸드오프 시에 수반되는 TCP 슬로우스타트를 좀 더 효율적으로 수행하는 방법을 제안한다. 제안하는 방안은 기존의 방식과는 다르게 TCP 수신자가 슬로우스타트를 강제하는 방법이다. 이는 TCP 송신자에서 트래픽 혼잡을 경험한 후 슬로우스타트를 수행하는 기존의 방법보다 성능이 뛰어나다. 향상된 성능에 대해서는 시뮬레이션 방법으로 측정하여 성능을 검증하였다.
이 논문은 가스 산업 현장에서 사용하기 위한 스마트 가스미터링 (AMI)의 아키텍처와 서비스의 개발에 관한 내용을 기술하고 있다. 일반적인 가스 AMI 시스템은 스마트 가스 계량기, IoT 네트워크, AMI 플랫폼, 보안 및 운영관리 시스템으로 구성되어 진다. 제안된 가스 AMI 플랫폼은 스마트 미터링 장치와 AMI 서비스 간의 양방향 통신을 지원하고, 여러 타사의 가스미터와 이종 IoT 네트워크와의 상호 운용을 위한 oneM2M 기반의 표준이 적용된다. 제안한 플랫폼을 적용한 AMI 시스템의 실증을 위하여 약 2,900대의 스마트 가스미터를 실제 환경에 설치하고, 1년 동안 가스AMI 시스템을 가동시켰다. 약 94%의 가스미터가 정상적으로 동작하고, 원격검침 서비스가 어떤 에러나 고장 없이 안정적으로 운용되었음을 확인하였다.
본 논문에서는 촉감지원 NVE (networked virtual environment) QoE (quality of experience) 프레임워크의 프로토타입을 제안한다. 제안하는 NVE QoE 프레임워크는 가변적인 네트워크 상황과 이질적인 시스템 상에서도 제한된 자원을 효율적으로 사용하여 사용자에게 높은 현실감을 제공하는 것을 목표로 한다. 이를 위해서 촉감지원 NVE에서 요구되는 현실감 수준을 효율적으로 수치화 할 수 있는 방법을 제안하고 이를 기반으로 QoE 요구조건을 충족시키기 위해 필요한 컴포넌트들을 정의한다. 또한 다양한 미디어들이 결합되어있는 촉감 지원 NVE의 서비스에 따른 네트워크 요구조건을 분석하고 다양한 요구 조건을 효율적으로 수용하기 위해 필요한 촉감 지원 NVE 전송 컴포넌트들을 제안한다. 실험결과에 따르면 제안된 3D NVE QoE 프레임워크는 효율적인 cpu 및 네트워크 사용을 보장하며 이를 기반으로 제한된 자원 하에서도 사용자의 현실감을 개선시킨다.
분산 컴퓨팅 기술의 발전과 네트워크의 고성능화는 대용량의 멀티미디어 데이터를 송.수신 하여 처리 할 수 있게 되었다. 그러나 실시간 및 이기종간의 데이터 전송에는 네트워크 전송지연과 프로그램 구현의 어려움 등과 같이 극복해야 하는 문제점들이 많이 있다. 이 문제들을 해결하기 위하여 본 논문에서는 객체지향형 분산처리 환경 하에서 OMG가 제시한 멀티미디어 서비스 설계를 확장하는 방안을 제시한다. 이를 위해서 CORBA와 JMF Jaya Media API 기반으로 Smart Explorer라 불리는 효율적인 실시간오디오/비디오 멀티미디어 소프트웨어 기반 구조를 제시하고 있다. 제어 데이터와 미디어 데이터의 전송 경로를 분리하고 효율적인 실시간 오디오/비디오 전송을 위해서 RTP/RTCP 프로토콜을 사용한다. 또한 제안하는 소프트웨어 기반 구조를 이용하여 오디오/비디오 스트링 시스템을 분산객체 환경에 맞게 구현한 결과도 제시한다. 향후 이 시스템은 방송, 원격 교육, 화상회의 등 실시간 통신 소프트웨어에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
전화, 일정관리 등 여러 기능을 담고 있는 스마트폰, 타블릿 등은 현대인의 필수품으로 자리 잡고 있다. 이들은 제각기 무선 네트워크 기능을 가진 하나의 MN(Mobile Node)이다. 현대인에게 없어서는 안 될 MN은 광범위한 환경에서 무선 네트워크를 이용할 수 있도록 LTE/3G 환경을 이용하는 모듈을 대다수 내장하고 있으며, 추가적으로 고속으로 네트워크에 접속할 수 있도록 Wi-Fi 모듈역시 내장되어 있는 경우가 대다수이다. 기존의 네트워크 환경에서는 이러한 MN이 네트워크 간 이동성관리를 주도함으로서 MN이 처리해야할 일이 많았으나, 본 논문에서는 호스트 기반 이동성관리가 아닌 네트워크 기반 이동성관리를 이용함으로서 통신사업자가 보다 저렴한 비용으로 네트워크를 유지 및 관리할 수 있는 방법에 대해 제안하고 있다. 또한, 현대인이 많이 쓰는 LTE/3G와 Wi-Fi를 사용하여 수직 핸드오버 환경을 가정하여 성능분석을 수행하였다.
최근 인터넷의 급속한 성장과 초고속 통신망의 구축으로 인하여 다양한 멀티미디어 서비스들이 제공되고 있다. 그러나 현재 대부분의 멀티미디어 서비스들은 클라이언트/서버 모델을 기반으로 구축되어 있기 때문에, 중앙 서버로의 과도한 부하가 집중되어 전체적인 네트워크 속도 저하를 발생시키는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 순수 P2P 환경으로 구축된 멀티미디어 서비스 환경에서의 자원 검색 기법을 제안한다. 제안 기법은 자율성과 이동성을 지닌 이동 에이전트를 기반으로 자원의 검색을 수행하여, 기존의 순수 P2P 환경에서의 검색 기법에서 네트워크의 불안정시 검색 결과가 유실되는 문제점을 해결한다. 제안 기법은 이동 에이전트를 사용하기 때문에 이 기종의 시스템간 서비스를 제공할 수 있는 장점을 가지고 있고, 동일 자원과 최근 요청 자원에 대한 위치 정보를 유지하므로 기존 순수 P2P 환경에서의 검색 속도보다 빠른 응답 속도를 가지는 장점을 가진다.
Recently, the needs for the development and application of marine robots are increasing as marine accidents occur frequently. However, it is very difficult to acquire the information by utilizing marine robots in the marine environment. Therefore, the needs for the researches of sensor networks which are composed of underwater, surface and aerial robots are increasing in order to acquire the information effectively as the information from heterogeneous robots has less limitation in terms of coverage and connectivity. Although various researches of the sensor network which is based on marine robots have been executed, all of the underwater, surface and aerial robots have not yet been considered in the sensor network. To solve this problem, a collaborative control method based on the acoustic information and image by the sonars of the underwater robot, the acoustic information by the sonar of the surface robot and the optical image by the camera of the static-floating aerial robot is proposed. To verify the performance of the proposed method, the collaborative control of a MUR(Micro Underwater Robot) with an OAS(Obstacle Avoidance Sonar) and a SSS(Side Scan Sonar), a MSR(Micro Surface Robot) with an OAS and a BMAR(Balloon-based Micro Aerial Robot) with a camera are executed. The test results show the possibility of real applications and the need for additional studies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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