태양 에너지의 효율적 활용을 위한 센서 시스템의 에너지 공유 기법

노동건,Noh, Dong-Kun 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.11

본 논문에서는 여러 개의 센서 응용프로그래밍이 함께 동작하는 공유형 태양 에너지 기반 센서 노드에서, 수집되는 태양 에너지의 효율적 활용을 위한 가상 에너지 시스템 기법을 소개한다. 가상 에너지 시스템은 한 센서 노드에서 동시에 수행되는 여러 응용들이 각각 자신이 사용할 에너지를 전체 시스템으로부터 분리하고 예약하여, 어느 정도 예측 가능한 성능을 가대할 수 있게 해주는, 에너지 시스템 추상화 계층이다. 실험 결과는 가상 에너지 시스템이 효율적이고 안정적으로 동작하여, 한 센서 노드에서 여러 응용이 조화롭게 실행됨을 보여 주고 있다. In this paper, we introduce an efficient energy management using a notion of virtual energy system for shared solar-powered sensor network. Virtual energy system is an abstraction that allows sensor network applications on a node to reserve their own fractions of the shared solar cell and the shared rechargeable battery, hence achieving logically partition of a shared renewable power source. Our results show that our design and implementation are reliable, lightweight and efficient, allowing proper isolation of energy consumption among applications.

E-CPM 을 활용한 온라인 사용자 비타게팅 광고 송출 방법 구현 및 매출의 극대화 방법에 대한 연구

노동건(Dong Kun Noh),한종상(Jongsang Han) 한국통신학회 2018 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.1

3G 네트워크에서 MPEG-4 스케일러블 비디오의 실시간 방송을 위한 실행시간 예측 기반 MAC계층 오류제어

노동건(Dong Kun Noh),강경태(Kyungtae Kang) 한국컴퓨터정보학회 2014 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.19 No.3

본 논문에서는 CDMA2000 1xEV-DO의 매체 접근 제어 계층에서 현재 순방향 오류 정정 방법으로 사용되고 있는 리드-솔로몬 복호화 과정의 수행 시간을 다양한 채널 조건에서 분석하였다. 그 결과, 트래픽 채널의 패킷 손실률이 특정 수준 이상으로 높을 경우 리드-솔로몬 복호기의 수행 시간이 길어져 MPEG-4 비디오의 시간 제약을 보장할 수없음을 확인하였다. 이러한 문제를해결하기 위해서본 연구에서는3가지의 기법을제시하였다. 첫째, 정적기법은 패킷 손실률이 특정 임계값 이상일 경우 리드-솔로몬 복호를 생략함으로써 MPEG-4의 시간 제약을 맞춘다. 두 번째 동적 기법은 패킷 손실률이 높더라도 모든 리드-솔로몬 복호를 생략하지는 않고MPEG-4의 시간 제약을 맞출 수 있는 범위 안에서 최대한으로 복구를 수행한다. 마지막 기법인 비디오 인지 동적 기법은 동적 기법과 비슷하지만 비디오 복호에 대한 기여도에 따른 우선 순위 기반으로 복구를 함으로써 비디오의 품질을 더욱 향상시키는 것이다. 우리는 본 논문에서 제안한 기법들을 활용하는 것이 실시간 비디오방송의 서비스 품질을 크게 향상시킬 수 있음을 다양한 실험을 통해 입증하였다. We analyze the execution time of Reed-Solomon coding, which is the MAC-layer forward error correction scheme used in CDMA2000 1xEV-DO broadcast services, under different air channel conditions. The results show that the time constraints of MPEG-4 cannot be guaranteed by Reed-Solomon decoding when the packet loss rate (PLR) is high, due to its long computation time on current hardware. To alleviate this problem, we propose three error control schemes. Our static scheme bypasses Reed-Solomon decoding at the mobile node to satisfy the MPEG-4 time constraint when the PLR exceeds a given boundary. Second, dynamic scheme corrects errors in a best-effort manner within the time constraint, instead of giving up altogether when the PLR is high; this achieves a further quality improvement. The third, video-aware dynamic scheme fixes errors in a similar way to the dynamic scheme, but in a priority-driven manner which makes the video appear smoother. Extensive simulation results show the effectiveness of our schemes compared to the original FEC scheme.

태양 에너지 기반 센서 시스템을 위한 효율적인 에너지 관리 기법

노동건(Dong Kun Noh),윤익준(Ikjoon Yoon) 한국정보과학회 2009 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.15 No.7

태양 에너지를 이용한 무선 센서 네트워크에서는 공급되는 에너지의 변화가 크고 저장할 수 있는 배터리 용량이 제한적이기 때문에 이에 적응적으로 대처할 필요가 있다. 또한, 이렇게 변화하는 에너지 공급에 대처하기 위해 노드의 동작을 빈번히 변화시키는 것과는 달리, 일정한 수준 이상으로 안정되게 동작하는 것을 필요로 하는 응용이 있을 수 있다. 따라서 태양 에너지 기반 센서 시스템에서 사용 가능한 에너지를 최대한 이용함과 동시에 일정 수준의 에너지를 안정적으로 제공하기 위해서는, 각 노드가 자신이 수집할 수 있는 에너지의 양을 예측하고 이를 효율적으로 할당하는 기법이 필요하다. 본 논문에서는 시간 슬롯 단위의 수집 가능 에너지량에 대한 기댓값 모델을 기반으로, 각 시간 슬롯에 할당되는 에너지의 변화를 최소화함과 동시에, 주기적으로 수집되는 태양 에너지를 최대한 활용하기 위한 효율적인 에너지 할당 기법을 제안한다. 또한 이들의 유효성을 확인하기 위하여 테스트베드 구축하고, 우리의 기법을 평가하였다. Using solar power in wireless sensor networks (WSNs) requires adaptation to a highly varying energy supply and to a battery constraint. From an application's perspective, however, it is often preferred to operate at a constant quality level as opposed to changing application behavior frequently. Reconciling the varying supply with the fixed demand requires good tools for allocating energy such that average of energy supply is computed and demand is fixed accordingly. In this paper, we propose a probabilistic observation-based model for harvested solar energy. Based on this model, we develop a time-slot-based energy allocation scheme to use the periodically harvested solar energy optimally, while minimizing the variance in energy allocation. We also implement the testbed and demonstrate the efficiency of the approach by using it.

태양 에너지 기반 센서 네트워크에서 데이터 저장량을 최대화하기 위한 효율적인 데이터 분배 기법

노동건(Dong Kun Noh) 한국정보과학회 2010 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.37 No.1

대부분의 태양 에너지 기반 센서 네트워크 응용에서 센서 노드들은 외부 네트워크와의 지속적인 연결이나 관리자에 의한 유지 보수가 불가능한 장소에 배치된다. 따라서 최대한 많은 양의 센싱 데이터들이 관리자에 의해 업로드 될 때까지 네트워크 내에 저장되어 있어야 한다. 이를 위하여 네트워크의 관점에서는 각 노드들 사이의 균형적인 데이터 분배가 이루어져야 하는데, 이를 효과적으로 수행하려면 각 노드의 사용가능한 에너지와 저장 공간에 대한 정보를 최대한 활용하여야 한다. 본 논문에서는 태양 에너지 기반의 노드들로 구성된 센서 네트워크에서 각 노드가 수집하는 태양 에너지를 효율적으로 이용함과 동시에 각 노드들의 저장 공간을 최대로 활용할 수 있는 간단하지만 매우 효과적인 데이터 분배 알고리즘을 소개한다. 본 알고리즘은 각 노드의 수집 에너지 중에서 데이터 분배에 사용될 수 있는 에너지의 양을 결정하고, 자신과 이웃 노드의 저장 공간 정보에 따라 각 이웃 노드들로 보낼 최적의 데이터 전송 양을 결정한다. Most applications for solar-powered wireless sensor networks are usually deployed in remote areas without a continuous connection to the external networks and a regular maintenance by an administrator. In this case, sensory data has to be stored in the network as much as possible until it is uploaded by the data mule. For this purpose, a balanced data distribution over the network should be performed, and this can be achieved efficiently by taking the amount of available energy and storage into account, in the system layer of each node. In this paper, we introduce a simple but very efficient data distribution algorithm, by which each solar-powered node utilizes the harvested energy and the storage space maximally. This scheme running on each node determines the amount of energy which can be used for a data distribution as well as the amount of data which should be transferred to each neighbor, by using the local information of energy and storage status.

태양 에너지 기반 센서 네트워크에서 데이터의 안정성을 향상시키기 위한 적응형 저장 시스템

노동건(Dong Kun Noh) 한국정보과학회 2009 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.36 No.5

태양 에너지 기반 센서 네트워크는 배터리 기반과는 다른 에너지 최적화 기법이 필요하다. 태양 에너지는 주기적으로 계속해서 공급되므로, 기본적으로는 센서 시스템을 영원히 동작하게 할 수 있지만, 공급되는 에너지양의 불확실성과 이를 저장하는 배터리의 용량 제한 등 고려해야 할 사항이 많다. 이 논문에서 우리는 태양 에너지 기반 센서 네트워크를 위한 안정적인 스토리지 시스템인 SolarSS를 제안한다. SolarSS는 계층적인 구조로 되어 있는데, 각 계층마다 센싱 데이터의 수집, 노드 고장으로 인한 데이터 손실을 줄이기 위한 데이터 복제, 그리고 리소스 고갈로 인한 데이터 손실을 줄이기 위한 데이터 균등화 기능이 포함되어 있다. 특히, 우리 시스템은 사용 가능한 에너지의 양에 따라 활성화/비활성화 되는 계층을 동적으로 결정하고, 데이터의 손실을 최소화하기 위한 효율적인 리소스(에너지 및 저장 공간) 할당기법과 데이터 분배 기법을 제공한다. Using solar power in wireless sensor networks requires a different approach to energy optimization from networks with battery-based nodes. Solar energy is an inexhaustible supply which can potentially allow a system to run forever, but there are several issues to be considered such as the uncertainty of energy supply and the constraint of rechargeable battery capacity. In this paper, we present SolarSS: a reliable storage system for solar-powered sensor networks, which provides a set of functions, in separate layers, such as sensory data collection, replication to prevent failure-induced data loss, and storage balancing to prevent depletion-induced data loss. SolarSS adapts the level of layers activated dynamically depending on solar energy availability, and provides an efficient resource allocation and data distribution scheme to minimize data loss.

순환실행체제를 이용한 무인 자율주행 실시간 스마트 크루즈 컨트롤

노동건(Dong Kun Noh),강경태(Kyungtae Kang),이재면(Jaemyoun Lee) 한국컴퓨터정보학회 2014 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.19 No.1

최근 사용자의 편의성과 안정성을 향상시키기 위해, 자동차 기술과 IT 기술을 접목한 지능형 자동차 개발에 많은 관심이 모아지고 있는데, 그 대표적인 기능으로 무인 자율주행과 스마트 크루즈 컨트롤이 있다. 지능형 자동차는 설계 및 구현 시 자동차가 요구하는 실시간 제약 조건을 만족하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 무인 자율주행과 스마트 크루즈 컨트롤 기능을 모형차량에 구현하고, 이에 적합한 실시간 스케줄링 알고리즘을 연산 복잡도가 낮고 구현이 간단한 순환실행체제를 이용하여 설계하였다. 또한 모의실험을 통하여 실제 시스템으로의 적용 가능성을 입증하였다. In recent years, much attention has been paid to the development of intelligent vehicles that integrate automotive technology into the information technology, with the aim of improving user friendliness and stability. The representative function is a autonomous driving and a cruise control. In designing such vehicles, it is critical to address the real-time issues (i.e., real-time vehicle control and timely response). However, previous research excluded the real-time scheduling. We develop a model car with unmanned cruise control, design the real-time scheduler using cyclic executive to easily adapt the model car, and provide some insight into potential solutions based on various experiments.

태양 에너지 수집형 IoT 엣지 컴퓨팅 환경에서 효율적인 오디오 딥러닝을 위한 에너지 적응형 데이터 전처리 기법

유연태,노동건,Yeontae Yoo,Dong Kun Noh 대한임베디드공학회 2023 대한임베디드공학회논문지 Vol.18 No.4

Solar energy harvesting IoT devices prioritize maximizing the utilization of collected energy due to the periodic recharging nature of solar energy, rather than minimizing energy consumption. Meanwhile, research on edge AI, which performs machine learning near the data source instead of the cloud, is actively conducted for reasons such as data confidentiality and privacy, response time, and cost. One such research area involves performing various audio AI applications using audio data collected from multiple IoT devices in an IoT edge computing environment. However, in most studies, IoT devices only perform sensing data transmission to the edge server, and all processes, including data preprocessing, are performed on the edge server. In this case, it not only leads to overload issues on the edge server but also causes network congestion by transmitting unnecessary data for learning. On the other way, if data preprocessing is delegated to each IoT device to address this issue, it leads to another problem of increased blackout time due to energy shortages in the devices. In this paper, we aim to alleviate the problem of increased blackout time in devices while mitigating issues in server-centric edge AI environments by determining where the data preprocessed based on the energy state of each IoT device. In the proposed method, IoT devices only perform the preprocessing process, which includes sound discrimination and noise removal, and transmit to the server if there is more energy available than the energy threshold required for the basic operation of the device.

보안 취약점 진단 및 조치를 위한 효율적인 자동화 도구 구현

김동호(Dong Ho Kim),노동건(Dong Kun Noh) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.2

본 논문은 보안 취약점 진단 및 조치 작업 수행 시 비용적인 문제, 전문 인력 확보 문제 등으로 어려움을 겪고 있는 중소규모기관을 위하여, 이를 저비용으로 간단하게 수행할 수 있는 효율적인 자동화 도구 구현을 목표로 한다. 제안하는 보안 취약점 진단 및 조치 자동화 도구는, 진단 대상 서버의 현재 보안설정 현황을 수집하는 SVC(Security Vulnerability Collector)와 수집한 보안설정 현황을 분석하고, 도출된 취약점을 조치하는 SVF(Security Vulnerability Fixer)로 구성되며, POSIX(Potable Operating System Interface)환경에서 동작할 수 있도록 구현하여 대부분의 Unix/Linux 운영체제를 지원하도록 설계하였다. 제안된 도구는 중소규모 기관의 보안수준 향상 및 유지, 비용절감, 보안취약점 이력관리, 법적 의무 준수 등 보안과 관련한 다양한 방면에서 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

Solar-CTP : 모바일 싱크 기반 태양 에너지 수집형 무선 센서 네트워크를 위한 향상된 CTP

정석현,강민재,노동건,Cheong, Seok Hyun,Kang, Minjae,Noh, Dong Kun 한국정보처리학회 2020 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.9 No.4

Wireless sensor networks (WSNs) suffer from not only a short lifetime due to limited energy but also an energy imbalance between nodes close to the sink and others. In order to fundamentally solve the short lifetime, recent studies utilize the environmental energy such as solar power. Additionally, WSNs using mobile sinks are being studied to address the energy imbalance problem. This paper proposes an improved CTP (Collection Tree Protocol) scheme which uses these two approaches simultaneously. Basically, it is based on a CTP scheme which is a very popular data collection strategy designed for the typical battery-based WSNs with a fixed sink. Therefore, we tailored it for solar-powered WSNs with a mobile sink. Performance verification confirms that our scheme reduces the number of blackout nodes significantly compared to the typical CTP, thus increases the amount of data collected by the sink. 무선 센서 네트워크(WSN)는 제한된 배터리 자원으로 인해 수명이 짧다는 근본적인 문제뿐 아니라, 고정된 위치의 싱크로 인한 싱크 주변 노드의 에너지 소비가 비정상적으로 증가하는 에너지 불균형 문제도 가지고 있다. 이를 해결하고자, 최근에는 태양 에너지 수집형 노드를 사용하여 에너지를 지속적으로 수집함으로써 배터리 자원 제약 문제를 해결하고, 또한 모바일 싱크를 활용하여 고정된 싱크 노드 근처의 에너지 불균형 문제를 해결하려는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 기존의 고정된 싱크 및 배터리 기반의 WSN을 위하여 제안된 유명한 데이터 수집 기법인 CTP(Collection Tree Protocol)도 이와 같은 에너지 제약 및 에너지 사용 불균형 문제는 고려하지 않고 설계되었는데, 따라서 정전 노드 발생 및 트리 구조의 루프화와 같은 네트워크의 안정성(Reliablilty)이 심각하게 저하되는 문제를 내포하고 있었다. 이를 해결하고자, 본 논문에서는 모바일 싱크와 태양에너지 수집형 노드로 구성된 WSN을 위한 향상된 CTP 기법(Solar-CTP)을 제안한다. 제안된 Solar-CTP기법에서는 수집 에너지 및 사용 에너지양 예측을 통해 노드 동작 모드를 결정한다. 아울러 싱크의 주기적인 이동으로 싱크 주변 노드의 에너지 불균형 문제를 해결한다. 성능검증을 통해 기존 CTP에 비해 Solar-CTP의 정전 노드의 수가 줄어들고, 싱크의 데이터 수집량이 향상된 것을 확인하였다.