SDN 기반 Fog Computing 환경에서 서비스 이동성 제공 방안

경연웅,김태국,Kyung, Yeun-Woong,Kim, Tae-Kook 한국사물인터넷학회 2020 한국사물인터넷학회 논문지 Vol.6 No.3

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. In this paper, we propose a SDN-based fog computing service mobility support scheme. Fog computing architecture has been attracted because it enables task offloading services to IoT(Internet of Things) devices which has limited computing and power resources. However, since static as well as mobile IoT devices are candidate service targets for the fog computing service, the efficient task offloading scheme considering the mobility should be required. Especially for the IoT services which need low-latency response, the new connection and task offloading delay with the new fog computing node after handover can occur QoS(Quality of Service) degradation. Therefore, this paper proposes an efficient service mobility support scheme which considers both task migration and flow rule pre-installations. Task migration allows for the service connectivity when the fog computing node needs to be changed. In addition, the flow rule pre-installations into the forwarding nodes along the path after handover enables to reduce the connection delay and service interruption time.

기회적 포그 노드를 활용한 IoT 기기의 위치 업데이트 방법

경연웅,Kyung, Yeunwoong 한국멀티미디어학회 2021 멀티미디어학회논문지 Vol.24 No.6

In order to provide useful Internet of Things (IoT) services, the locations of IoT devices should be well managed. However, frequent location updates of lots of IoT devices result in signaling overhead in networks. To solve this problem, this paper utilizes the opportunistic fog node (OFN) which is opportunistically available according to the mobility to perform the location updates as a representative of IoT devices. Therefore, the location updates through OFN can reduce the signaling loads of networks. To show the performance of the proposed scheme, we develop an analytic model for the opportunistic location update offloading probability that the location update can be offloaded to OFN from the IoT device. Then, the extensive simulation results are given to validate the analytic model and to assess the performance of the proposed scheme in terms of the opportunistic location update offloading probability.

Wireless Networked Control System에서 Actuator 기반 Direct Actuation Update 방법

경연웅,김태국,김영준 한국사물인터넷학회 2023 한국사물인터넷학회 논문지 Vol.9 No.1

Age of Information (AoI) has been introduced in wireless networked control systems (WNCSs) to guarantee timely status updates. In addition, as the edge computing (EC) architecture has been deployed in NCS, EC close to sensors can be exploited to collect status updates from sensors and provide control decisions to actuators. However, when lots of sensors simultaneously deliver status updates, EC can be overloaded, which cannot satisfy the AoI requirement. To mitigate this problem, this paper uses actuators with computing capability that can directly receive the status updates from sensors and determine the control decision without the help of EC. To analyze the AoI of the actuation update via EC or directly using actuators, this paper developed an analytic model based on timing diagrams. Extensive simulation results are included to verify the analytic model and to show the AoI with various settings. 최근 Internet of Things (IoT) 기반 Wireless Networked Control System (WNCS)에서 Sensor의 Status Update 및 Actuator로의 Actuation Update 분석을 위해 정보의 신선도를 측정하는 지표인 Age of Information (AoI)가 고려되고 있다. 또한 WNCS에 Edge Computing (EC)이 도입되면서 기존의 Cloud Computing 기반 아키텍처보다 낮은 AoI를 보장할 수 있다. 하지만 Controller가 관리하는 Sensor의 수가 증가하면서 Controller에 부하가증가하여 AoI 요구사항을 만족시키지 못하는 문제점이 발생하게 되었다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해Actuator의 컴퓨팅 능력을 활용하여 Sensor의 Status Update를 해당 지역의 Actuator가 가용할 때 직접적으로 전송하여 Actuator가 직접 Actuation Update를 수행함으로써 AoI 요구사항을 만족시키고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 AoI 분석을 위한 분석 모델을 제시하였고 시뮬레이션을 통해 제안하는 방법이 기존 방법 대비 AoI를 줄일 수 있음을보였다.

포그 컴퓨팅 기반 Radio Access Network에서 이동성 관리 방안 연구

경연웅 한국통신학회 2021 정보와 통신 Vol.38 No.12

낮은 지연 시간 및 효율적인 네트워크 자원 활용을 위해 포그 컴퓨팅(Fog Computing) 기반 Radio Access Network(FRAN)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRAN은 기존에 클라우드에서 제공되던 컴퓨팅 및 스토리지를 사용자에게 가까운 네트워크 엣지에서 제공하는 방법으로, 5G 네트워크의 요구사항 중 하나인 초저지연 서비스의 실현을 위한 핵심 기술로 주목받고 있다. 하지만 FRAN의 도입으로 인해 사용자의 이동성을 고려한 서비스 연속성 제공 측면에서는 복잡도가 증가하였다. 본 고에서는 FRAN에서 사용자의 이동성 관리 방안 연구들을 소개하고, 향후 연구 방향을 알아본다.

IoT를 고려한 SDN에서 QoS 기반 플로우 핸드오버 관리 방법

경연웅,김태국 한국사물인터넷학회 2020 한국사물인터넷학회 논문지 Vol.6 No.2

In this paper, we propose a QoS-based handover management scheme in SDN. Even though there have been lots of recent services such as IoT, the conventional networks provide a monolitic handover method without considerations on flow-specific QoS features. For example, the conventional Internet provides a handover method which only considers IP continuity. On the other hand, 4G and 5G networks use a strict handover method for all kinds of flows with resource reservations. This means that it is difficult to guarantee the QoS requirements for the flow with a strict QoS requirement in Internet and the inefficient resource utilization can occur in the 4G and 5G because of the strict QoS-based handover management. The proposed scheme proposes the flow handover management scheme based on QoS requirements according to the SDN controller’s management. From the network operators’ perspective, the proposed scheme can provide the efficient resource utilization as well as QoS provisioning. 본 논문은 SDN에서 QoS 특성을 고려한 차등적인 플로우 핸드오버 관리 방법을 제안하고자 한다. IoT 등 기존네트워크와는 상이한 서비스들이 등장하고 있는 상황에서 기존의 네트워크는 일반적으로 플로우의 특성을 고려하지 않고 단일적인 핸드오버 방법을 제공하였다. 인터넷에서는 IP 연속성을 유지하면서 최소한의 QoS를 보장할 수 있는 핸드오버 방법들이 현실적으로 제공되고 있고, 4G, 5G 등 모바일 네트워크에서는 QoS 특성을 고려하지 않고 모든 플로우들에 대해 엄격하게 QoS를 보장하여 핸드오버 방법이 제공되고 있다. 이에 따라 QoS 요구사항이 높은 플로우는 인터넷 상황에서 엄격한 QoS 요구사항을 만족시키면서 서비스 연속성이 보장되기 어렵고, 모바일 네트워크에서는 QoS 요구사항이 낮은 플로우와 높은 플로우의 구분이 없이 엄격한 핸드오버 방법이 제공되기 때문에 자원의 비효율적인 사용이 문제로 제시되고 있다. 본 논문에서는 SDN에서 SDN 컨트롤러에 제어 하에 QoS 요구사항에 따라 효율적인 네트워크 운영을 지원하기 위하여 각 flow 특성에 맞는 핸드오버 방법을 제공하고자 한다. 제안하는 방법은 네트워크 운영자입장에서 효율적인 네트워크 자원 활용을 도모하고 동시에 플로우의 QoS 요구사항을 만족시키고자 한다.

기회적 포그 컴퓨팅 환경을 고려한 IoT 테스크의 지연된 오프로딩 제공 방안

경연웅,Kyung, Yeunwoong 한국사물인터넷학회 2020 한국사물인터넷학회 논문지 Vol.6 No.4

다양한 IoT(Internet of Things) 서비스들이 등장하면서 IoT 기기의 테스크를 오프로딩 시키는 연구가 진행되었다. 기존에는 클라우드 컴퓨팅을 통한 오프로딩이 고려되었지만 서비스 응답 지연 및 코어 네트워크의 부하 등의 이슈로 인해 IoT 기기 근처에서 오프로딩을 지원하는 포그 컴퓨팅 개념이 도입되었다. 하지만 포그 컴퓨팅 환경에서도 서비스 대상 IoT 기기가 증가하게 되면 클라우드 환경과 마찬가지로 부하 집중 문제로 인해 서비스 응답 지연이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 자동차, 드론 등 IoT 기기 근처에 존재하는 컴퓨팅 가능 노드들을 통해 오프로딩을 수행하는 개념인 기회적 포그 컴퓨팅이 등장하였다. 기존의 포그 및 기회적 포그 컴퓨팅 노드들을 활용한 오프로딩 연구들은 서비스의 요청이 있을 때 가용한 노드를 통해 오프로딩을 수행한다. 기존의 연구 방법대로 오프로딩을 수행한다면 기회적 포그 컴퓨팅 노드가 가용할 때에 발생된 요청들만 해당 노드들로 오프로딩이 가능하다. 하지만 서비스의 응답 지연 요구사항만 만족시킨다면 즉시적으로 요청을 처리할 필요가 없고 최대한 많은 테스크를 기회적 포그 컴퓨팅 노드로 오프로딩 시키는 것이 부하 분산에 용이하다. 그러므로 본 논문에서는 오프로딩 타이머를 기반으로 서비스 응답 지연 요구사항을 만족시키면서 최대한 기회적 포그 컴퓨팅 노드들을 통해 오프로딩 시킬 수 있는 지연된 오프로딩 방법을 제안하고자 한다. According to the various IoT(Internet of Things) services, there have been lots of task offloading researches for IoT devices. Since there are service response delay and core network load issues in conventional cloud computing based offloadings, fog computing based offloading has been focused whose location is close to the IoT devices. However, even in the fog computing architecture, the load can be concentrated on the for computing node when the number of requests increase. To solve this problem, the opportunistic fog computing concept which offloads task to available computing resources such as cars and drones is introduced. In previous fog and opportunistic fog node researches, the offloading is performed immediately whenever the service request occurs. This means that the service requests can be offloaded to the opportunistic fog nodes only while they are available. However, if the service response delay requirement is satisfied, there is no need to offload the request immediately. In addition, the load can be distributed by making the best use of the opportunistic fog nodes. Therefore, this paper proposes a delayed offloading scheme to satisfy the response delay requirements and offload the request to the opportunistic fog nodes as efficiently as possible.

SDN/NFV-based Scalable Mobile Service Integration for Gradual Network Evolution

경연웅,박성호,박진우 한국통신학회 2017 Journal of communications and networks Vol.19 No.6

The coexistence of heterogeneous networks is becomingincreasingly more common with the evolution towards 5G, increasingthe complexity and cost of deploying and managing these networks. Network operators consequently need to find efficient waysof flexibly constructing and operating networks within a heterogeneousnetwork environment in order to reduce operational expenditure(OPEX) and capital expenditure (CAPEX). One possibleway to meet this requirement is the accommodation of previouslegacy network services in the newly-deployed network while graduallyreducing the reliance on physical legacy networks. Softwaredefinedtransitional network (SDTN) architecture is a strong candidateto achieve this. In the SDTN, SDN/NFV plays a key role inintegrating legacy network services into the newly-deploying network. This paper proposes an SDTN architecture and presentsan example of its deployment in a mobile network evolution scenarioin which 3G mobile services are integrated into a 4G network. The unified mobility management, in which 3G mobile servicesare integrated into a 4G access networks based on SDN/NFVis described. The network nodes for legacy mobility managementservices are virtualized at the control plane and accommodated intothe SDTN architecture. As a result, the mobility management is interoperablebetween the virtualized legacy network service functionsand the underlying 4G network. In order to support variousheterogeneous services integration into the 4G mobile network,scalable edge switches are proposed for protocol mapping betweenincoming heterogeneous service traffic and 4G data. The proposedSDTN approach can be applied to the future deployment of 5Gnetworks by accommodating various pre-existing legacy servicesin newly-deploying networks.

기회적 포그 컴퓨팅 노드를 활용한 CDN 오프로딩

경연웅(Yeunwoong Kyung) 한국통신학회 2021 韓國通信學會論文誌 Vol.46 No.8

포그 컴퓨팅 환경에서 기회적 포그 컴퓨팅 노드들을 고려한 서비스 요구사항 기반 테스크 분배 방법

경연웅(Yeunwoong Kyung) 한국멀티미디어학회 2021 멀티미디어학회논문지 Vol.24 No.1

SDN에서 컨트롤러 간의 부하 분배 방법

경연웅(Yeunwoong Kyung),홍기원(Kiwon Hong),박성호(Sungho Park),박진우(Jinwoo Park) 한국통신학회 2015 韓國通信學會論文誌 Vol.40 No.6