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TeloSIM: Telos 형 센서노드를 위한 명령어 수준 센서네트워크 시뮬레이터
조현우(Hyunwoo Joe),김형신(Hyungshin Kim) 한국정보과학회 2010 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.11
센서 네트워크의 특성상 설치 후, 사람이 직접 초소형의 센서 노드들을 일일이 관리할 수 없기 때문에, 센서 노드를 직접 설치하기 이전에 시뮬레이션을 통해 각 센서노드들의 네트워크 환경을 미리 확인하고 점검하는 작업은 매우 중요하다. 센서네트워크 통신 프로토콜이나 어플리케이션은 데이터의 송수신 타이밍이 매우 중요하다. 하드웨어의 동작타이밍을 정확히 모델링 하여 시간에 데이터를 처리 송수신하는 사이클이 정확한 시뮬레이션이 요구된다. 이를 위해 잘 알려진 방법은 명령어 수준의 시뮬레이션 방법이다. 본 연구에서는 Telos 형 센서노드를 위한 명령어 수준의 센서네트워크 시뮬레이터인 TeloSIM을 구현했다. Telos 는 중앙처리장치인 MSP430과 라디오모듈인 CC2420를 사용하며 최근 가장 많이 쓰이고 있는 센서노드이다. MSP430은 센서노드에서 사용되고 있는 중앙처리장치 가운데 가장 적은 에너지를 소모하며, CC2420은 Zigbee를 지원하기 때문이다. 하지만 현재까지 개발된 명령어 수준의 센서네트워크 시뮬레이터는 대부분 Atmega128을 지원하는 시뮬레이터이거나 CC2420을 지원하지 못하는 시뮬레이터들이다. 따라서 본 논문에서는 소개하는 TeloSIM은 Telos를 이용하여 센서네트워크를 연구하는 개발자에게 도움을 줄 수 있다. TeloSIM은 명령어 수준의 시뮬레이터로 사이클이 정확한 장점을 갖고 있고 하드웨어를 정확히 모델링 하여 운영체제나 특정 기능 구현에 상관없이 하드웨어를 직접 이용하는 것과 동일하게 사용할 수 있으며, 다수의 센서노드를 동시에 시뮬레이션 할 수 있다. 그리고 GUI 도구를 제공하여 사용자가 시뮬레이션 결과를 쉽게 볼 수 있도록 하였다. In the sensor network, many tiny nodes construct Ad-Hoc network using wireless interface. As this type of system consists of thousands of nodes, managing each sensor node in real world after deploying them is very difficult. In order to install the sensor network successfully, it is necessary to verify its software using a simulator beforehand. In fact Sensor network simulators require high fidelity and timing accuracy to be used as a design, implementation, and evaluation tool of wireless sensor networks. Cycle-accurate, instruction-level simulation is the known solution for those purposes. In this paper, we developed an instruction-level sensor network simulator for Telos sensor node as named TeloSIM. It consists of MSP430 and CC2420. Recently, Telos is the most popular mote because MSP430 can consume the minimum energy in recent motes and CC2420 can support Zigbee. So that TeloSIM can provide the easy way for the developers to verify software. It is cycle-accurate in instruction-level simulator that is indispensable for OS and the specific functions and can simulate scalable sensor network at the same time. In addition, TeloSIM provides the GUI Tool to show result easily.
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TinyOS 를 위한 실시간 유비쿼터스 센서 네트워크 성능 모니터링 시스템
조현우(Hyunwoo Joe),류민희(Minhui Ryu),홍민녀(Minnyo Hong),김형신(Hyungshin Kim) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.1
제한된 리소스 사용이 필요한 센서네트워크 시스템에서는 저전력이 가장 중요한 요소 중 하나이다. 하지만 센서네트워크는 하나의 센서노드만으로 동작되는 시스템이 아닌 많은 수의 센서노드들이 유기적으로 네트워크를 구성해 동작되는 시스템인 만큼 네트워크 성능 역시 중요한 요소이나 전력에 관한 연구나 전력 소모 측정에 대한 연구에 비해 네트워크 성능 측정 대해서는 많은 연구가 진행되어 있지 않다. 이에 본 논문에서는 실제 설치된 센서노드의 네트워크 성능을 모니터링 할 수 있도록 TinyOS 기반의 라이브러리 형태로 일반적인 네트워크 성능 평가 요소인 처리량(throughput), 지연율(latency), 패킷 손실(packet loss), CRC 에러를 위한 컴포넌트들을 구현하고, 실시간으로 호스트 컴퓨터에서 모니터링 할 수 있는 시스템을 개발 하였다.
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실시간 공중 모니터링을 위한 다중센서 데이터 처리 컴퓨터의 설계
조현우(Hyunwoo Joe),이종혁(Jonghyuk Lee),김형신(Hyungshin Kim) 한국정보과학회 2008 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.35 No.1
무인항공기를 이용한 실시간 공중 모니터링은 재난?재해, 테러 등의 위기상황을 사전에 대비하고, 사고 발생 시 피해상황을 신속하게 파악할 수 있는 효율적인 관리 시스템이다. 실시간 공중 모니터링을 위해 무인항공부문에서는 고성능의 카메라, 관성항법장치, 레이저 스캐너, GPS 수신기 등의 다중 센서들을 장착하고, 제어하며 각 센서들로부터 입력 받은 데이터 처리 및 지상국으로 데이터 전송이 실시간으로 가능해야 한다. 기존 무인 모니터링 시스템들은 카메라와 같이 단일 센서의 운용을 목적으로 설계되었으나, 본 연구에서는 레이져스캐너, 적외선 카메라를 포함하는 다중센서를 위한 컴퓨터를 설계하였다. 최근 다중센서를 장착한 관측시스템에 관한 연구가 미국 및 유럽에서 수행되고 있으나, 아직 개발이 완료되지 않은 상태이다. 본 논문에서는 고성능 다중 센서 데이터 처리를 위해 실시간 소프트웨어, 고속 대용량 데이터 처리 기술, 고속 압축 기술, 이기종 다중 센서들 간의 시각 동기화 기능을 제공하는 탑재컴퓨터의 설계결과를 소개하였다.
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조현우(Hyunwoo Joe),윤상윤(Sang Yoon Yoon),홍정우(Jeongwoo Hong),김형신(Hyungshin Kim) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.1B
본 연구에서는 슈퍼컴퓨터를 이용하여 분산 임베디드 시스템의 대표적인 응용인 센서네트워크 시스템 연구/개발에 사용할 수 있는 병렬 센서 네트워크 시뮬레이터에 관하여 연구를 수행하였다. 현재 센서네트워크 개발자들이 많이 사용하는 Avrora 라는 분산 시뮬레이터를 슈퍼컴퓨터에 적재하여 시뮬레이션 성능을 분석하고, 슈퍼컴퓨터를 이용하여 시뮬레이션 속도가 개선되는지를 확인하였으며, 이를 바탕으로 향후 이러한 분산 임베디드 시스템의 시뮬레이션 서비스를 제공하기 위해 개선되어야 하는 소프트웨어 및 시스템적 요구사항을 도출하였다.
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조현우(Hyunwoo Joe),오천인(Cheonin Oh),김길중(Kil Joong Kim),윤대섭(Daesub Yoon) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.11
본 논문은 닷코드가 인쇄된 종이를 스캔하여 유아의 필기 인식이 가능한 스마트펜에 관해 논한다. 본 연구에서 논하는 스마트펜은 기존 유아용 소리펜이 단순히 닷코드를 포인트 단위로 인식하는 것과는 달리 스마트펜 자체에서 필기 패턴을 분석을 포함한다. 또한 최적화된 임베디드 소프트웨어와 필기패턴 분석 알고리즘을 적용하여 실시간 고속 스캔 및 필기분석을 가능케 한다. 주요 성능 요소로 닷코드 스캔 및 인식 속도, 필기패턴 처리속도와 필기인식 정확도이며, 우리 해당요소의 성능 목표치를 설정하고 최적화할 수 있는 방법을 고려하여 요구사항을 분석 하였다.
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정현아(Hyuna Jung),조현우(Hyunwoo Joe),강수연(Sooyeon Kang),천이진(Yeejin Cheon),김형신(Hyungshin Kim) 한국정보과학회 2012 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.18 No.1
Spacecraft on-board computer (OBC) controls spacecraft's operation. Since flight software on the OBC becomes complex and processors are changing frequently, need for reusing highly reliable flight software inherited from previous missions is increasing. In this research, we developed a virtual machine to improve software reusability for spacecraft. Our virtual machine is similar to Java VM and called as SpaceApp VM. SpaceApp is a simple program executed by the SpaceApp VM. In this paper, we explain on the design and implementation of SpaceApp VM. 인공위성 탑재 컴퓨터는 위성 운영의 핵심 서브 시스템으로 탑재 컴퓨터에 내장되는 비행소프트웨어의 복잡도가 증가하고, 프로세서가 지속적으로 변경됨에 따라 신뢰성이 검증된 기존의 소프트웨어를 재사용하려는 요구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 기존에 개발된 탑재소프트웨어의 재사용성을 높일 수 있는 인공위성용 가상머신을 개발하였다. 제안하는 가상머신은 자바 가상머신과 유사하며, SpaceApp 가상머신이라고 부른다. SpaceApp은 SpaceApp 가상머신이 실행시키는 프로그램으로 위성 내에서 자율적으로 동작하는 경량의 비행소프트웨어이다. 본 논문에서는 SpaceApp 가상머신의 설계와 개발에 대하여 설명한다.
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스마트폰 응용프로그램 에너지 소모 분석을 위한 프레임워크
이제민(Jemin Lee),조현우(Hyunwoo Joe),김형신(Hyungshin Kim) 한국정보과학회 2012 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.18 No.11
본 논문에서는 스마트폰에서의 전력 소모를 분석 할 수 있는 프레임워크를 제시한다. 스마트폰은 제한적인 전력 공급을 가지기 때문에 개발자와 사용자는 전력 소모에 최적화된 응용프로그램을 개발하고 선택할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 전력 모델 생성, 전력 소모 추정, 추정데이터 분석 기능을 포함하는 프레임워크를 제안한다. 실제 스마트폰들을 이용하여 프레임워크의 전력소모 추정 실험결과 평균 80% 이상의 정확도 보여준다.
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파티션 비트맵을 이용한 메모리 효율적인 리눅스 파티션 스케줄러
권철순(Cheolsoon Kwon),조현우(Hyunwoo Joe),김덕수(Duksoo Kim),김형신(Hyungshin Kim) 한국정보과학회 2014 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.20 No.9
독립적인 전자 장비들을 모듈화하여 하나로 통합한 시스템에 탑재되는 운영체제는 안정성 보장을 위해 파티셔닝 기술을 갖추어야 한다. 기존 운영체제에 파티셔닝 기술을 접목하기 위해서는 기존 스케줄러를 파티션 스케줄러로 확장해야한다. 특히 낮은 성능과 적은 메모리를 사용하는 우주용 시스템과 같은 임베디드 시스템에 적용하기 위해서는 스케줄러 확장시 성능적인 측면뿐만 아니라 메모리적인 측면도 고려해야한다. 본 논문에서는 파티션 비트맵을 이용한 메모리 효율적인 리눅스 파티션 스케줄러를 제안한다. 제안한 파티션 스케줄러는 구현시 적은 양의 메모리 공간을 요구하며 적은 파티션 전환 오버헤드가 발생한다. 또한 프로토타입을 LEON 4 프로세서 보드에 구현하였다. 성능평가를 통해 결과 정확성과 파티션 전환 오버헤드, 그리고 구현시 요구되는 메모리 공간 및 추가되는 소스코드의 양을 확인하였다. The operating systems in the system architecture, which is integrated several applications and modular electronic devices in the same computing device, demand partitioning technology for safety. Thus, operation system requires partition scheduler for partition scheduling. When we design partition scheduler in embedded system, which has small memory and low performance, such as space system, we must consider not only performance but also memory. In this paper, we introduces a linux-based memory efficient partition scheduler using partition bitmap. This partition scheduler demands small memory space and produce low partition switching overhead. The prototype was executed on a LEON4 processor, which is the Next Generation Multicore Processor (NGMP) in the space sector. In evaluation, this prototype shows accuracy, additional memory space and low partition switching overhead.
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이종혁(Jonghyuk Lee),조현우(Hyunwoo Joe),조으뜸(Euteum Jo),김형신(Hyungshin Kim) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.1
무인항공기를 이용한 실시간 공중 모니터링은 재난?재해, 테러 등의 위기상황을 사전에 대비 할 수 있으며, 발생 시에는 피해상황을 신속하게 파악할 수 있는 효율적인 관리 시스템이다. 실시간 공중 모니터링을 위한 무인항공기에는 고성능의 카메라, 관성항법장치, 레이저 스캐너, GPS 수신기 등의 다양한 종류의 센서들을 장착되며, 이러한 다양한 센서들은 원격으로 실시간으로 제어 가능하여야 한다. 동시에 센서들이 수집한 데이터는 전처리 과정을 거쳐 지상국으로 실시간으로 전송되어야 한다. 본 논문에서는 이러한 다중의 센서들의 실시간 제어 및 센싱 데이터의 실시간 전송을 위하여 실시간 소프트웨어, 고속 대용량 데이터처리 기술, 이기종 다중 센서들 간의 실시간 시각 동기화를 제공하고, 지상국으로 실시간 센서 데이터 전송 가능 하도록 다중 센서 데이터 처리 시스템을 개발하였다.
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