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6LoWPAN의 이동성 지원을 위한 MIPv6와 NEMO Protocol의 최적 헤더 압축
하민근(Minkeun Ha),홍성민(Sungmin Hong),김영주(Young-Joo Kim),김대영(Daeyoung Kim) 한국정보과학회 2010 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.1
현재 Ubiquitous Sensor Network(USN) 연구에 있어서 이동성 지원은 중요한 기술로써 인식되고 있다. 이러한 이동성 기술 중에서 Mobile IPv6(MIPv6)와 Network Mobility(NEMO) Basic Support Protocol은 IETF의 표준화된 프로토콜로써, 인터넷상에서 이동성을 지원하기 위한 핵심 기술이다. 그러나 USN에 MIPv6와 NEMO Protocol을 수정 없이 적용할 경우에는 바인딩 메시지의 크기로 인해 Handoff 성능이 저하되게 된다. 이를 해결하기 위한 NEMO Protocol의 경량화에 대한 기존 연구는 Sequence Num.의 호환성 문제가 발생하며, 바인딩 메시지의 압축을 6LoWPAN 네트워크 구성과 주소 할당 방식에 최적화하지 못하였다. 본 논문에서는 6LoWPAN의 노드 기반 이동성과 네트워크 기반 이동성을 고려한 최적의 압축기법을 제안한다. 노드 기반 이동성은 32bytes Binding Update(BU)와 12bytes Binding ACK(BA) 메시지를 13bytes와 3bytes로 압축하였으며, 네트워크 기반 이동성은 40bytes BU와 12bytes BA를 13bytes와 3bytes로 압축하였다. 이는 기존 연구보다 각각 15bytes(NEMO-BU)와 1bytes(NEMO-BA)만큼 더 압축시킨 성능으로써, 센서 이동성의 Handoff 성능을 8.72% 향상시켰다. Currently in a Ubiquitous Sensor Network (USN) research field, supporting mobility is recognized as an important technology. MIPv6 and Network Mobility(NEMO) Basic Support Protocol are standard protocols to support mobility in the Internet. However, if they are applied to USN with no modification, handoff performance decreases due to the size of their binding message. An existing lightweight protocol for NEMO protocol has a compatibility problem of Sequence Num. and does not optimally compress binding messages considering 6LoWPAN network structure and addressing. This paper proposes optimal header compression which supports node-based mobility and network-based mobility. Our optimal compression technique compresses a 32bytes binding update(BU) message and a 12bytes binding ACK(BA) message of MIPv6 into 13bytes and 3bytes, and a 40bytes BU message and a 12bytes BA message of NEMO Protocol into 13bytes and 3bytes. The result shows that our protocol compresses 15bytes (NEMO-BU) and 1byte (NEMO-BA) more than the existing protocol and achieves 8.72% handoff performance improvement.
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Intra-MARIO: 6LoWPAN에서 PAN 내부 핸드오버를 최적화된 경로로 지원하기 위한 이동성 프로토콜
하민근(Minkeun Ha),김성훈(Seong Hoon Kim),홍성민(Sungmin Hong),김대영(Daeyoung Kim),여현(Hyun Yoe) 한국정보과학회 2010 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.12
표준화된 IP기반 무선 센서 네트워크(IP-WSN) 프로토콜인 6LoWPAN에서 이동성 지원은 중요한 기술로써 인식되고 있다. IP-WSN의 응용이 다양화 되어감에 따라 센서 네트워크 기술은 헬스 케어, 감시 정찰 시스템과 같이 실시간성을 요구하는 응용에 적용되고 있으며, 이러한 응용들을 지원하기 위해 IP-WSN은 빠르고 끊김 없는 핸드오버를 지원하여야 한다. 6LoWPAN에서 이동성을 지원하기 위하여 인터넷 표준 이동성 프로토콜인 MIPv6를 적용하기 위한 연구가 IETF 6LoWPAN WG에 제안되었지만, 이 연구는 이동형 노드(Mobile Node: MN)의 핸드오버 지연을 줄이지 못하였다. 또한, Intra-PAN 핸드오버 프로토콜인 LoWMob은 MN의 이동 위치를 예측하여 이를 설정하여야 하는 제약이 있다. 본 논문은 6LoWPAN에서 빠르고 끊김 없이 Intra-PAN 핸드오버를 지원하기 위한 이동성 프로토콜(Intra-MARIO)을 제안한다. Intra-MARIO에서 MN의 부모 노드는 MN의 핸드오버 정보를 네트워크에 미리 설정하여, 이동 후에 발생되는 핸드오버 지연을 줄였다. 또한, MN의 이동에 따른 루트 최적화 문제를 해결하여 이동 후에도 최적화된 경로로 통신이 가능하도록 지원한다. 본 논문에서는 이동에 따른 Intra-PAN 핸드오버의 시그널링 부하를 분석하였으며, 20㎳ 이하의 핸드오버 지연을 시뮬레이션을 통해 검증하였다. Mobility management is one of the most important research issues in 6LoWPAN. Since the IP-WSN application domain is expanded to real-time applications such as healthcare and surveillance systems, a fast and seamless handover becomes an important criterion in 6LoWPAN. However, a draft of IETF 6LoWPAN WG for mobility support does not decrease handover delay. Although LoWMob supports a fast intra-PAN handover, it can be supported when the infrastructure node has the location information of the other nodes in the mobile node's moving direction. In this paper, we propose a fast and seamless mobility protocol to support intra-PAN handover, named intra-MARIO. In intra-MARIO, a parent node of the mobile node preconfigures its handover to the PAN when the parent node detects its movement, thereby reducing the handover delay. Since intra-MARIO also supports route optimization, the mobile node can communicate with its corresponding nodes through the optimal route. In this paper, we analysis the signaling cost and evaluates that the handover can be completed in 20ms by simulation.
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이경태,김대영,하민근,김성훈,김동수,김용기 에스케이텔레콤 (주) 2011 Telecommunications Review Vol.21 No.6
Internet of Things(IoT) 는 식별체계, 컴퓨팅, 통신 기능을 갖는 일상 사물들이 인터넷에 연결됨으로써 사물간의통신은 물론 일상의 물리 상황에 대한 정보를 인터넷을 통해 공유 가능하도록 하는 미래 인터넷 비전 중 하나이다. 이러한 IoT의 중요한 필요 기술 중 하나는 다양한 사물과 상호작용을 하여 물리적 상황 정보를 수집하는 방법에 관한 것이다. 이러한 관점에서 본 논문은 스마트폰을 활용하여 주변의 또는 모바일 응용에서 필요로 하는 특정 사물을 발견하고 통신하여 다양한 데이터를 수집하는 Cooperative Smart Things Crawler(CSTC)를 제안한다. 수집된 데이터는CSTC의 API를 통해 사용자와 모바일 응용에 제공되며 또한 CSTC는 다른 CSTC와 협업을 통해 센싱 범위를 넓히고또 중복된 작업을 줄여서 데이터 처리의 효율성을 높일 수 있다. 제안된 아이디어의 검증을 위하여 본 논문에서는Android 플랫폼상에 CSTC 개발하고 이를 토대로 유비쿼터스 Life logging 응용 프로토타입을 구현하였다. 프로토타입 시나리오 검증을 통해 CSTC간 협업 메커니즘의 우수성과 제안한 CSTC가 물리적 환경 정보를 효율적으로 수집 함을 보임으로써 CSTC가 다양한 IoT 응용 서비스에 활용 가능함을 보였다.
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김대영,김성훈,하민근,김태홍,이요한 한국통신학회 2011 정보와 통신 Vol.28 No.9
지금까지의 인터넷은 인간이 정보의 생산자 혹은 소비자로서 정보를 공유할 수 있는 최적의 공간으로 활용되어왔다. 미래에는 인간이 생산해내는 정보뿐만이 아니라 일상 사물까지도 인터넷에 연결되어 사물의 정보와 사물이 센싱하는 환경 정보까지도 인터넷을 통하여 공유할 수 있는 사물인터넷(Internet of Things, IoT)으로 진화할 것으로 예견되고 있다. 본고에서는 IoT를 바라보는 다양한 관점과 정의에 대하여 살펴보고 IoT의 비전을 실현하는데 있어 필요한 핵심기술들을 네트워크기술과 소프트웨어 기술의 관점에서 정리한다. 네트워크 관련 기술은 사물의 식별과 트랙킹을 위한 RFID, 무선 센서네트워크, 인터넷 호환성을 제공하는 IP 기반 센서 네트워크를 기반으로, 그리고 소프트웨어 기술은 IoT의 다양한 디바이스를 위한 운영체제, 사물 정보 명세를 위한 메타데이터 기술, 사물을 인터넷 기반의 웹으로 표현하기 위한 Web of Things 기술을 바탕으로 진화할 것이다. 마지막으로 IoT 와 관련된 국내외 기술 및 표준화 동향을 정리한다.
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IP-USN에서 최적의 라우팅 경로를 지원하기 위한 트리 라우팅 프로토콜 설계 및 구현
권기웅(Kiwoong Kwon),하민근(Minkeun Ha),김태홍(Taehong Kim),김성훈(Seonghoon Kim),김대영(Daeyoung Kim) 한국정보과학회 2011 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.38 No.2D
IP-USN에서 최적의 라우팅 경로와 경량화된 프로토콜을 지원하기 위한 다양한 라우팅 프로토콜이 제안 되었다. 하지만 계층적 트리 라우팅 기반의 HiLow와 RPL은 짧은 경로를 우회함에 따라 라우팅 홉 수를 증가시키는 문제를 발생 시켰으며 주문형(On-Demand) 라우팅 기반의 LOAD는 라우팅 경로를 설정하기 위해 다량의 컨트롤 패킷을 생성하고 라우팅 경로를 저장하기 위해 메모리 자원을 소모시키는 문제를 발생시켰다. 본 논문에서는 이러한 기존 라우팅 프로토콜의 문제를 해결하기 위해 라우팅 홉 수와 라우팅 경로 관리에 필요한 비용을 동시에 줄일 수 있는 IP-based Shortcut Tree Routing Protocol(ISTRP)을 제안한다. ISTRP는 계층적 트리 라우팅을 기반으로 하지만 이웃 노드들 중에서 남은 홉 수가 가장 적은 노드를 찾아 패킷을 전달 하므로 라우팅 홉 수를 줄일 수 있고 주소기반으로 목적지 노드의 라우팅 경로를 결정하므로 라우팅 경로 관리에 필요한 비용을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 ISTRP가 HiLow에 비해 약 40% 단축된 라우팅 경로를 제공하고 LOAD에 비해 전체 메모리 사용과 컨트롤 패킷 수를 각각 약 15% 58% 단축 시킬 수 있음을 시뮬레이션을 통해 확인 하였으며 ISTRP를 IP-USN 플랫폼인 SNAIL에 구현하여 실제 IP-USN에 적용 가능함을 검증 하였다.
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IP-USN을 위한 SNTP 기반의 다중 홉 시각동기 기법
박상준(Sangjun Park),홍성민(Sungmin Hong),하민근(Minkeun Ha),김영주(Young-Joo Kim),김대영(Daeyoung Kim) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.1D
IP-USN은 IEEE 802.15.4 표준과 IPv6를 바탕으로 하는 IP 기반의 무선 센서네트워크로서, 기존의 IP 인프라를 활용하여 광역의 접근성을 제공하는 기술이다. IP-USN은 기존의 시각동기를 필요로 하는 WSN 기술들뿐만 아니라, IP를 이용한 응용의 확장성을 위해 글로벌 시각 동기가 필요하다. 그러나 인터넷 기술인 SNTP는 메시지 크기가 크고 알고리즘이 복잡하며, 기존의 센서네트워크 시각동기 기술들은 단일 홉 시각동기 기법으로 전체 센서네트워크의 시각동기를 지원하기 때문에 노드 간 시각 정보의 송수신이 증가하거나, 기준 노드를 재선정하는 등의 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 인터넷 기반의 시각동기 기술인 SNTP를 경량화 하여 글로벌 센서네트워크를 형성할 수 있는 다중 홉 시각동기 기법을 제안한다. 이 기법은 최소 48바이트의 SNTP 메시지를 33바이트로 줄임으로써 패킷 크기를 최소화하고, 게이트웨이 시각동기와 PAN 시각동기로 이루어진다. 다중 홉으로 이루어지는 PAN 시각동기 단계에서는 중간노드들에 의한 지연시간을 시각오차 계산에 반영함으로써 마이크로 초 단위의 정확도를 지원하면서, 글로벌 시각동기를 할 수 있을 것으로 기대된다.
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