무선 센서 네트워크에서 효율적인 집계 질의 처리

김정준,신인수,이기영,한기준,Kim, Joung-Joon,Shin, In-Su,Lee, Ki-Young,Han, Ki-Joon 한국공간정보학회 2011 한국공간정보학회지 Vol.19 No.3

최근 무선 센서 네트워크에서 센서로부터 원하는 데이타를 가져오는 네트워크 내 집계 질의처리 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존의 대표적인 네트워크 내 집계 질의 처리 기법들은 집계 질의 처리를 위해 라우팅 알고리즘과 데이타 구조를 제안하고 있다. 그러나 이러한 기법들은 센서 노드들의 에너지 소모가 크고, 질의 처리 결과 정확도가 떨어지고, 또한 질의 처리 시간이 오래 걸리는 문제점들을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 기존 집계 질의 처리 기법들의 문제점을 해결하고 무선 센서 네트워크에서 보다 효율적인 집계 질의 처리를 위해 BPA(Bucket-based Parallel Aggregation)를 제시하였다. BPA는 질의 영역을 센서 노드 분포에 따라 쿼드 트리로 구성하여 집계 질의를 병렬로 처리하고, 각 센서 노드로 하여금 데이타를 이중 전송하게 함으로써 전송 오류로 인한 데이타 손실을 줄인다. 또한, BPA는 집계 질의 처리시 버켓 기반의 데이타 구조를 이용하고 이러한 버켓 데이타 구조를 버켓내 데이타 개수에 따라 적응적으로 분할 및 합병한다. 특히 버켓내 데이타 크기를 줄이기 위해 데이타를 압축하고 데이타 전송 횟수를 줄이기 위해 필터링을 수행한다. 마지막으로 센서 데이타를 이용한 다양한 실험을 통해 본 논문에서 제안하는 BPA의 우수성을 입증하였다. Recently as efficient processing of aggregate queries for fetching desired data from sensors has been recognized as a crucial part, in-network aggregate query processing techniques are studied intensively in wireless sensor networks. Existing representative in-network aggregate query processing techniques propose routing algorithms and data structures for processing aggregate queries. However, these aggregate query processing techniques have problems such as high energy consumption in sensor nodes, low accuracy of query processing results, and long query processing time. In order to solve these problems and to enhance the efficiency of aggregate query processing in wireless sensor networks, this paper proposes Bucket-based Parallel Aggregation(BPA). BPA divides a query region into several cells according to the distribution of sensor nodes and builds a Quad-tree, and then processes aggregate queries in parallel for each cell region according to routing. And it sends data in duplicate by removing redundant data, which, in turn, enhances the accuracy of query processing results. Also, BPA uses a bucket-based data structure in aggregate query processing, and divides and conquers the bucket data structure adaptively according to the number of data in the bucket. In addition, BPA compresses data in order to reduce the size of data in the bucket and performs data transmission filtering when each sensor node sends data. Finally, in this paper, we prove its superiority through various experiments using sensor data.

USN 환경을 위한 공간 센서 데이타베이스 시스템의 설계 및 구현

신인수,유뢰,김정준,장태수,한기준,Shin, In-Su,Liu, Lei,Kim, Joung-Joon,Chang, Tae-Soo,Han, Ki-Joon 한국공간정보학회 2012 한국공간정보학회지 Vol.20 No.1

For the USN(Ubiquitous Sensor Network) environment which generally uses spatial sensor data as well as aspatial sensor data, a sensor database system to manage these sensor data is essential. In this reason, some sensor database systems such as TinyDB, Cougar are being developed by many researchers. However, since most of them do not support spatial data types and spatial operators to manage spatial sensor data, they have difficulty in processing spatial sensor data. Therefore, this paper developed a spatial sensor database system by extending TinyDB. Especially, the system supports spatial data types and spatial operators to TinyDB in order to manage spatial sensor data efficiently and provides the memory management function and the filtering function to reduce the system overload caused by sensor data streams. Lastly, we compared the processing time, accuracy, and memory usage of the spatial sensor database system with those of TinyDB and proved its superiority through the performance evaluation. 일반적으로 비공간 센서 데이타뿐만 아니라 공간 센서 데이타를 동시에 사용하는 유비쿼터스 센서 네트워크 (USN) 환경을 위해서는 이러한 센서 데이타를 효율적으로 관리하는 센서 데이타베이스 시스템은 매우 중요하다. 이러한 이유에서 Tiny DB, Cougar 등과 같은 다양한 센서 데이타베이스 시스템들이 연구되고 있다. 그러나, 이들 대부분은 공간 센서 데이타 처리를 위한 공간 데이타 타입과 공간 연산자를 지원하지 않기 때문에 공간 센서 데이타를 처리하는데 어려움이 존재한다. 그러므로, 본 논문은 USN 환경에서 공간 센서 데이타에 대한 효율적인 관리를 위해 TinyDB를 확장하여 공간 센서 데이타베이스 시스템을 설계 및 구현하였다. 특히 공간 센서 데이타베이스 시스템은 공간 데이타 타입과 공간 연산자를 지원하고, 공간 데이타 스트림으로 인해 발생하는 시스템 부하를 줄이기 위해서 메모리 관리 기능과 필터링 기능 등을 제공한다. 마지막으로, 수행 시간, 정확도, 메모리 사용량 등 다양한 성능 평가를 통해 공간 센서 데이타베이스 시스템이 기존 TinyDB에 비해 성능이 우수하다는 것을 증명하였다.

SSNO 기반 시공간 시맨틱 센서 웹

신인수,김수정,김정준,한기준,Shin, In-Su,Kim, Su-Jeong,Kim, Jeong-Joon,Han, Ki-Joon 한국공간정보학회 2014 한국공간정보학회지 Vol.22 No.5

유비쿼터스 컴퓨팅 환경이 발전함에 따라 GeoSensor와 같이 GPS 기능을 보유한 센서로부터 생성된 시공간 센서 데이터 활용이 증가하고 있으며, 시공간 센서 데이터를 사용해 사용자에게 다양한 서비스를 효율적으로 제공해주기 위한 시맨틱 센서 웹이 연구되고 있다. 특히, W3C에서는 OGC의 SWE(Sensor Web Enablement)와 같은 센서 관련 표준들을 활용하고, 센서 데이터를 온톨로지로 표현할 수 있는 SSNO(Semantic Sensor Network Ontology)를 개발하였다. 그러나 이러한 연구들은 비시공간 센서 데이터에 대한 질의 처리는 가능하지만 시간과 공간 정보를 포함하는 시공간 센서 데이터를 효율적으로 처리하기 어렵다는 문제점이 존재한다. 따라서, 본 논문에서는 OGC의 "OpenGIS Simple Feature Specification for SQL"에서 제시한 공간 데이터 타입과 공간 연산자를 확장하여 시공간 데이터 타입과 시공간 연산자를 지원하는 SSNO 기반의 시공간 시맨틱 센서 웹을 개발하였다. SSNO 기반의 시공간 시맨틱 센서 웹은 시공간 센서 데이터인 SensorML(Sensor Model Language)과 O&M(Observations and Measurements) 스키마를 분석하여 SSNO 문서로 변환 및 저장하고, 시공간 연산자와 시공간 추론 규칙을 적용하여 효율적인 질의 처리를 수행한다. 마지막으로, 이러한 SSNO 기반의 시공간 시맨틱 센서 웹을 가상 시나리오에 적용해 봄으로써 본 시스템의 효용성을 검증하였다. According to the recent development of the ubiquitous computing environment, the use of spatio-temporal data from sensors with GPS is increasing, and studies on the Semantic Sensor Web using spatio-temporal data for providing different kinds of services are being actively conducted. Especially, the W3C developed the SSNO(Semantic Sensor Network Ontology) which uses sensor-related standards such as the SWE(Sensor Web Enablement) of OGC and defines classes and properties for expressing sensor data. Since these studies are available for the query processing about non-spatio-temporal sensor data, it is hard to apply them to spatio-temporal sensor data processing which uses spatio-temporal data types and operators. Therefore, in this paper, we developed the SWE based on SSNO which supports the spatio-temporal sensor data types and operators expanding spatial data types and operators in "OpenGIS Simple Feature Specification for SQL" by OGC. The system receives SensorML(Sensor Model Language) and O&M (Observations and Measurements) Schema and converts the data into SSNO. It also performs the efficient query processing which supports spatio-temporal operators and reasoning rules. In addition, we have proved that this system can be utilized for the web service by applying it to a virtual scenario.

SDP Master 이중화를 지원하는 확장 SLDS 설계 및 구현

신인수,강홍구,이기영,한기준,Shin, In-Su,Kang, Hong-Koo,Lee, Ki-Young,Han, Ki-Joon 한국공간정보시스템학회 2008 한국공간정보시스템학회 논문지 Vol.10 No.3

최근 이동체의 위치 데이타를 활용한 위치 기반 서비스에 대한 관심이 높아지면서 보다 효율적인 이동체 위치 데이타 관리 시스템으로 클러스터 기반 분산 컴퓨팅 구조인 GALIS(Gracefully Aging Location Information System)가 제시되었다. 그러나, GALIS의 서브 시스템인 SLDS(Short-term Location Data Subsystem)에서 SDP Master는 다수의 SDP(Short-term Data Processor) 노드들이 처리한 질의 결과를 취합하여 Client로 보내는 구조이기 때문에 SDP Master에 장애가 발생하거나 부하가 집중될 경우에 서비스가 중지되거나 Client로의 응답 시간이 길어지는 문제가 있다. 따라서, 본 논문에서는 기존 SLDS에 이중화를 지원하기 위해 SDP Master를 추가하여 기존 SLDS의 안정성과 가용성을 높이고 이동체 위치 데이타의 질의 처리 성능을 향상시킨 확장 SLDS를 설계 및 구현하였다. 확장 SLDS에서는 이중화된 두 대의 SDP Master를 가동하여 한 SDP Master에 장애가 발생하더라도 다른 SDP Master가 서비스를 계속 제공함으로써 현재 위치 데이타의 실시간성과 시스템의 안정성을 보장한다. 또한, 확장 SLDS는 두 대의 SDP Master가 질의 처리를 분산하여 수행하기 때문에 Client로의 응답 시간을 줄일 수 있다. 마지막으로 확장 SLDS의 장애 테스트와 질의 처리 성능을 실험하였으며, 이러한 실험을 통해 확장 SLDS의 고신뢰성 및 고가용성을 검증하였다. Recently, with highly Interest In Location-Based Service(LBS) utilizing location data of moving objects, the GALIS(Gracefully Aging Location Information System) which is a cluster-based distributed computing architecture was proposed as a more efficient location management system of moving objects. In the SLDS(Short-term location Data Subsystem) which Is a subsystem of the GALIS, since the SDP(Short-term Data Processor) Master transmits current location data and queries to every SDP Worker, the SDP Master reassembles and sends query results produced by SDP Workers to the client. However, the services are suspended during the SDP Master under failure and the response time to the client is increased if the load is concentrated on the SDP Master. Therefore, in this paper, the extended SLDS was designed and implemented to solve these problems. Though one SDP Master is under failure, the other can provide the services continually, and so the extended SLDS can guarantee the high reliability of the SLDS. The extended SLDS also can reduce the response time to the client by enabling two SDP Masters to perform the distributed query processing. Finally, we proved high reliability and high availability of the extended SLDS by implementing the current location data storage, query processing, and failure takeover scenarios. We also verified that the extended SLDS is more efficient than the original SLDS through the query processing performance evaluation.

SQMR-tree: 대용량 공간 데이타를 위한 효율적인 하이브리드 인덱스 구조

신인수,김정준,강홍구,한기준,Shin, In-Su,Kim, Joung-Joon,Kang, Hong-Koo,Han, Ki-Joon 한국공간정보학회 2011 한국공간정보학회지 Vol.19 No.4

본 논문에서는 기존에 제시된 MR-tree와 SQR-tree의 장점을 결합하여 대용량 공간 데이타를 보다 효율적으로 처리할 수 있는 하이브리드 인덱스 구조인 SQMR-tree(Spatial Quad MR-tree)를 제시한다. MR-tree는 R-tree에 R-tree 리프 노드를 직접 접근해주는 매핑 트리를 적용한 인덱스 구조이고, SQR-tree는 SQ-tree (Spatial Quad-tree)와 SQ-tree의 리프 노드마다 실제로 공간 객체를 저장하는 R-tree가 결합된 인덱스 구조이다. SQMR-tree는 SQR-tree를 기본 구조로 SQR-Tree의 R-tree 마다 매핑 트리가 적용된 형태를 가진다. 따라서, SQMR-tree는 SQR-tree와 같이 공간 객체가 여러 R-tree에 분산 저장되며 질의 영역에 해당하는 R-tree만 접근하면 되기 때문에 공간 질의 처리 비용을 줄일 수 있다. 또한, SQMR-tree는 MR-tree와 같이 매핑 트리를 통해 트리 검색 없이 R-tree 리프 노드의 빠른 접근이 가능하기 때문에 검색 성능을 향상시킬 수 있다. 마지막으로 실험을 통해 SQMR-tree의 우수성을 입증하였다. In this paper, we propose a hybrid index structure, called the SQMR-tree(Spatial Quad MR-tree) that can process spatial data efficiently by combining advantages of the MR-tree and the SQR-tree. The MR-tree is an extended R-tree using a mapping tree to access directly to leaf nodes of the R-tree and the SQR-tree is a combination of the SQ-tree(Spatial Quad-tree) which is an extended Quad-tree to process spatial objects with non-zero area and the R-tree which actually stores spatial objects and are associated with each leaf node of the SQ-tree. The SQMR-tree consists of the SQR-tree as the base structure and the mapping trees associated with each R-tree of the SQR-tree. Therefore, because spatial objects are distributedly inserted into several R-trees and only R-trees intersected with the query area are accessed to process spatial queries like the SQR-tree, the query processing cost of the SQMR-tree can be reduced. Moreover, the search performance of the SQMR-tree is improved by using the mapping trees to access directly to leaf nodes of the R-tree without tree traversal like the MR-tree. Finally, we proved superiority of the SQMR-tree through experiments.

SDP 마스터 이중화를 지원하는 확장 SLDS 설계 및 구현

신인수(In-Su Shin),강홍구(Hong-Koo Kang),홍동숙(Dong-Suk Hong),한기준(Ki-Joon Han) 대한공간정보학회 2007 한국공간정보학회 학술대회 Vol.2007 No.6

최근 이동체의 위치 데이타를 활용한 위치 기반 서비스에 대한 관심이 높아지면서, 보다 효율적인 이동체 위치 데이타 관리 시스템으로 클러스터 기반 분산 컴퓨팅 구조인 GALIS(Gracefully Aging Location Information System)가 제시되었다. 그러나 GALIS의 서브 시스템인 SLDS(Short-term Location Data Subsystem)는 다수의 SDP(Short-term Data Processor) 노드들이 처리한 질의 결과를 SDP 마스터에서 취합하여 클라이언트로 보내는 구조이기 때문에 SDP 마스터에 장애가 발생할 경우 서비스가 중지되고, SDP 마스터에 부하가 집중될 경우 클라이언트로의 응답 시간이 길어지는 문제가 있다. 따라서, 본 논문에서는 기존 SLDS에 이중화를 지원하기 위해 SDP 마스터를 추가하여 기존 SLDS의 안정성을 높이고 이동체 위치 데이타의 질의 처리 성능을 향상시킨 확장 SLDS를 설계 및 구현하였다. 확장 SLDS에서는 두 대의 SDP 마스터를 가동함으로써 한 SDP 마스터에 장애가 발생하더라도 다른 SDP 마스터가 서비스를 계속 제공함으로써 시스템의 안정성을 보장한다. 또한, 확장 SLDS는 두 대의 SDP 마스터가 질의 처리를 분산하여 수행하기 때문에 클라이언트로의 응답 시간을 줄일 수 있다. 마지막으로 확장 SLDS의 장애 테스트와 질의 처리 성능을 실험하였으며, 이러한 실험을 통해 확장 SLDS의 고신뢰성 및 고가용성을 검증하였다.

HBase 기반의 효율적인 시공간 로드맵 데이터 질의 처리

신인수(In-Su Shin),민덕기(Dug-Ki Min) 대한공간정보학회 2018 한국공간정보학회 학술대회 Vol.2018 No.11

머드를 이용한 면 편성물 염색성

신인수 ( In Su Shin ),유복선 ( Bok Seon Yu ) 한국가정과학회 2002 한국가정과학회지 Vol.5 No.2

In this paper, the effect of the mud of an inorganic substance dyed on cotton knitted fabrics have been studied. The structure and chemical composition of mud was analyzed. And the far-infrared emissivity and emission power, colorfastness, anti-bacterial properties cotton knitted fabrics dyed with mud were also evaluated. The structure and chemical composition of mud was almost identical structure and to be alike main components were SiO2, A12O3 and Fe2O3. The cotton knitted fabrics dyed with mud have good colorfastness and anti-bacterial properties, when the dyed fabrics was after-treated with diphenyl ether, the anti-bacterial property were improved. Far-infrared emissivity and emission power cotton knitted fabrics dyed with mud have very good.

모바일 환경을 위한 GML 기반 시공간 질의 처리 시스템의 설계 및 구현

신인수(In-Su Shin),원승호(Seung-Ho Won),김정준(Joung-Joon Kim),한기준(Ki-Joon Han) 대한공간정보학회 2011 한국지형공간정보학회 학술대회 Vol.2011 No.10

최근 무선 액세스 망의 범위가 증가하고 모바일 디바이스의 급속한 보급으로 인하여 다양한 u-GIS 서비스가 요구되고 있다. 특히, u-GIS 분야에서는 대용량의 시공간 데이타를 활용하고 있으며, 안정적인 서비스를 위해서는 시공간 데이타에 대한 저장 관리 기술이 필수적이다. 따라서, 본 논문에서는 모바일 환경에서 효율적인 시공간 데이타 처리를 위해 GML 기반 시공간 질의 처리 시스템을 설계 및 구현하였다. GML 기반 시공간 질의 처리 시스템은 GML 문서의 가장 큰 특성인 상호운용성을 유지하고 저장 효율성을 높이기 위해 GML 스키마와 저장 테이블을 매핑하는 구조형 저장 방식과 Fast Infoset 기법을 이용한 바이너리 XML 저장 방식을 제공한다. 또한, GML 문서의 시공간 데이타에 대한 질의 처리를 위해 다양한 시공간 데이타 타입과 시공간 연산자를 제공한다.

CATIA V5를 이용한 선로위의 철도 차량 끝단 부의 복합적인 움직임을 가시화하는 시뮬레이션 방법 연구

신인수(In-Su Shin),윤기석(Gi-Seok Yun),이하희(Ha-Hee Lee),유현규(Hyeon-Gyu Ryu) 한국철도학회 2010 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2010 No.7

선로에서 철도 차량이 편성운전을 할 경우 연결기가 장착 되는 각 차량 끝단 부는 선로, 대차, 연결기 등의 변위에 따라 복합적인 움직임을 갖는다. 특히, 선로의 회전 반경과 경사도, 대차의 수직과 수평방향 움직임 그리고 연결기의 압축은 차량 끝단 부의 움직임에 많은 영향을 주고 있다. 이 논문에서는 CAD 프로그램인 CATIA V5를 이용하여 선로, 대차, 연결기 변위를 손쉽게 입력 및 변경하고 선로 위의 차량 끝단 부의 움직임을 가시화 할 수 있는 시뮬레이션 기술을 제시하고 있다. In case a set of railway vehicles moves on a rail track, the end of each car in which a coupler is installed produces a complex movement depending on the displacement of a rail track, bogie and a coupler. Especially, the movement of an end of cars is hugely affected by a radius of gyration and gradient of a rail track, vertical and lateral movement of bogie, and compression of coupler. In this thesis, I present a simulation technic for easy input and change of displacement of a rail track, bogie and a coupler as well as visualization of movement of the end of cars on a rail track using CATIA V5, CAD software.