Reliable Overlay Multicast with Loosely Coupled TCP Connections

권구인,John Byers 한국통신학회 2009 Journal of communications and networks Vol.11 No.3

We consider the problem of architecting a reliable content delivery system across an overlay network using TCP connections as the transport primitive.We first argue that natural designs based on store-and-forward principles that tightly couple TCP connections at intermediate end-systems impose fundamental performance limitations, such as dragging down all transfer rates in the system to the rate of the slowest receiver. In contrast, the ROMA architecture we propose incorporates the use of loosely coupled TCP connections together with fast forward error correction techniques to deliver a scalable solution that better accommodates a set of heterogeneous receivers. The methods we develop establish chains of TCP connections, whose expected performance we analyze through equation-based methods. We validate our analytical findings and evaluate the performance of our ROMA architecture using a prototype implementation via extensive Internet experimentation across the PlanetLab distributed testbed.

빈곤이 아동의 건강에 미치는 영향

권은선(Kwon Eun-Sun),구인회(Ku In-Hoe) 한국사회복지학회 2010 한국사회복지학 Vol.62 No.4

본 연구는 2004년 초등학교 4학년에 재학 중인 아동 1,785명과 그 부모를 대상으로 한 서울아동패널 1~5차년도 자료를 이용하여 빈곤이 아동건강에 미치는 영향을 종단적으로 분석하였다. 아동건강에 영향을 미치는 것으로 확인되어 온 특성들을 통제한 상태에서 빈곤은 아동의 건강에 부정적인 영향을 미쳤다. 특히 지속빈곤, 일시빈곤, 비빈곤으로 나눠 살펴본 결과 지속빈곤의 아동건강에 대한 악영향이 두드러지게 나타났다. 이러한 빈곤의 아동건강에 대한 악영향은 주로 부모-아동간 유대관계 약화와 부부간의 갈등을 통해 작용하는 것으로 판단된다. 이러한 발견은 빈곤아동의 건강을 향상시키기 위해서는 소득지원 등 경제적 차원의 정책적 개입이 중요하고, 가족 관계에 대한 지지활동도 고려될 필요가 있음을 시사한다. This study analyzed the effect of poverty on children's health, using data from wave 1-5(2004-2008) lf the Seoul Panel Study of Children surveys(SPSC). The analysis results indicated that poverty has a negative effect on child health over time when controlling for potential variables that mediate the family income-child health association. There was also a strong cumulative effect of poverty that explains much of the strengthening association between the length of poverty and child health. The negative effect of poverty on child health could be enhanced through poor mother-child relationship and marital conflict. This finding suggests that programs to improve child health, by implication, will require family level interventions such as increasing income support and improving care-giving and family interaction.

스마트 팩토리를 위한 IoT 디바이스 기반의 데이터 수집과 비 면허 주파수 대역의 무선 네트워크

유승재,권구인 한국차세대컴퓨팅학회 2019 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.15 No.1

Smart Factory should be able to collect factory data with low installation and operating costs, and long distance communication should be possible to send and receive those collected data. However, the existing Smart Factory data collection method requires not only expensive equipment but also has low compatibility between devices. This makes it difficult for smart factories to introduce new equipment and replace old one. Continuously wired network, which is mainly used as a method for establishing long distance communication, is expensive and difficult to install and manage. Moreover, existing wireless communication technologies do not meet the various requirements of smart factory networks. Therefore, this paper proposes a smart factory design that uses wireless network in non-licensed spectrum band and data collection methods using IoT devices as a way to address these issues. Direct communication between PLC and IoT device is very compatible and data acquisition and analysis is possible at low cost. In addition, in this paper, we construct a network for smart factory using wireless network of unlicensed frequency band which has not been used as a method for establishing wireless network for smart factory. The wireless network of the proposed non-licensed frequency band enables highly reliable long distance communication required by the Smart Factory network without interfering with other wireless networks. 스마트 팩토리는 적은 설치비용과 운용비용으로 공장의 데이터를 수집할 수 있어야 하며, 수집한 데이터들을 주고받기 위해 장거리 통신이 가능해야 한다. 이를 위한 기존의 스마트 팩토리의 데이터 수집 방법은 고가의 장비를 필요로 할 뿐만 아니라 기기들 사이의 호환성이 낮기 때문에 설비의 도입과 교체가 어렵다. 그리고 장거리 통신을 구축하기 위한 방법으로 주로 사용하는 유선 네트워크는 설치와 관리가 어렵고 많은 비용이 발생한다. 또, 무선 통신 기술들은 스마트 팩토리의 네트워크가 필요로 하는 다양한 조건들을 만족하지 못하는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 IoT 디바이스를 사용하는 데이터 수집 방법과 비 면허 주파수 대역의 무선 네트워크를 사용하는 스마트 팩토리 설계를 제안한다. PLC와 IoT 디바이스 사이의 직접 통신으로 호환성이 매우 높고, 저가의 비용으로 데이터의 수집과 분석이 가능하다. 또한, 본 논문에서는 기존에 스마트 팩토리용 무선 네트워크를 구축하기 위한 방법으로 사용되지 않았던 비 면허 주파수 대역의 무선 네트워크를 이용하여 스마트 팩토리를 위한 네트워크를 구축한다. 제안하는 비 면허 주파수 대역의 무선 네트워크는 다른 무선 네트워크와의 간섭 없이 스마트 팩토리의 네트워크가 요구하는 신뢰성 높은 장거리 통신이 가능하다.

중앙 집중식 스케줄링 기반 라우팅 프로토콜을 사용한 신뢰성 높은 424MHz IoT 네트워크의 설계 및 구현

정주희,권구인 한국차세대컴퓨팅학회 2018 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.14 No.3

Communication over long distance using low power are the basic requirements for wireless IoT network. Current IoT network routing protocols only handles uplink transmissions. However, to control these IoT devices, downlink data transmissions are required. For the control message transmissions, it should have 100% reliability unlike other data transmission. Moreover, since traffic will be increased by bi-directional transmission, stable data transmission will not be possible with a contention-based MAC layer alone. Therefore, this paper proposes IoT network design using centralized scheduling-based routing protocol. The proposed method sets the path, and sends packets based on the central scheduling to prevent packet collision in advance. Bi-directional reliable links are established by considering parameters such as PER, RSSI and LQI using 424MHz band which is strong against interference and available for long distance communication. Experimental results show that the proposed method transmits data with high reliability. 무선 IoT 네트워크는 낮은 력을 사용하여 장거리에서도 통신이 가능하도록 설계되어야 한다. 이를 한 기존의 라우 로토콜은 상향 링크로의 데이터 송만을 고려하다. 그러나 IoT 기기들을 제어해야 하는 경우에는 하향 링크로의 송 한 필요하며 제어 메시지 송은 일반 데이터 송과 달리 100% 신뢰성을 보장해야 하는데 양방 향 송으로 인해 트래픽이 많아질 경우 경쟁기반의 MAC 로토콜로는 안정인 데이터 송이 불가능하다. 따라 서 본 논문에서는 앙 통제하의 스링 기반 라우 로토콜을 사용한 IoT 네트워크 설계 방법을 제안한다. 제 안한 방법은 앙의 스링 기반으로 경로 설정과 패킷 송을 제어하여 패킷 충돌을 사에 방지한다. 경로 설정 시 양방향 모두 PER, RSSI, LQI 등의 라미터를 고려하고, 간섭에 강하고 장거리 통신이 가능한 424MHz 역을 사용하여 안정인 링크를 설정한다. 시뮬이션이 아닌 필드실험을 하여 PCB 제작된 통신모듈로 실험 을 하으며, 실험 결과 제안한 방법이 매우 안정으로 데이터를 송함을 확인할 수 있었다.

TCP Overlay를 이용한 Throughput 향상

김하영,박예슬,권구인 한국차세대컴퓨팅학회 2009 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.5 No.2

네트워크에서 TCP를 사용하여 데이터 전송을 하면 IP layer에서 제공된 라우팅을 통해 전송된다. 본 논문은 overlay 네트워크를 이용하여 전송노드와 수신노드 사이에 중간노드를 위치해 default IP 라우팅보다 더 좋은 throughput이 나오는 경로를 찾는 실험을 진행하였다. 그 결과 throughput이 0.02 ~ 420% 향상된 경로를 찾았다. 이러한 데이터 결과를 Split TCP 내용을 기반으로 분석하였다. 본 논문의 결과를 바탕으로 P2P 통신이나 대용량데이터 전송 시 간단한 overlay network를 구축하여 throughput을 효과적으로 향상 시킬 수 있는 네트워크 구축이 가능할 것으로 기대된다. When data are transmitted over TCP network, it is delivered via route provided by IP layer. In this paper, welocated an intermediate node between a sender and a receiver node at TCP overlay network and compared thethroughput of it with throughput of default IP routing. As a result, we were able to get 0.02 ~ 420% ofimprovement of throughput and we analyzed it based on Split TCP. We are expecting to build a network thateffectively improves throughput for P2P communication or transmitting massive data with simply constructedoverlay network based on the result of this paper.

SDN을 이용한 멀티캐스트 네트워크 관리

강승보,유정현,권구인 한국차세대컴퓨팅학회 2016 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.12 No.2

멀티캐스트 전송 방식은 현재 오디오, 비디오등과 같은 멀티미디어 데이터를 전송하는 IPTV와 스마트가전과 같은컨버젼스 분야에도 많이 응용되고 있다. 현재 서비스 가입자의 증가와 데이터의 폭증으로 인해 여러 서비스에서 효율적이고 데이터 신뢰성이 높은 멀티캐스트 전송 방식에 대한 시장의 요구가 높아지고 있다. 멀티캐스트 트래픽에대한 모니터링이 수반되어, 손실이 자주 일어나는 링크를 우회하는 경로를 설정하는 연구들이 수행되어야 어플리케이션 별로 특화된 경로설정이 가능하게 된다. 패킷 손실 구간을 탐지하기 위하여 라우터의 수정이 필요하지만, 기존의 분산적/폐쇄적 네트워크의 특징 때문에, 장비제어 프로토콜의 개발이 어려웠으며, 네트워크 장비 회사에서 제공하는 네트워크 관리 소프트웨어를 제외하고는 학술적 연구가 많이 되어 있지 않다. 본 논문에서는 SDN(Software Defined Network) 기술을 이용하여 멀티캐스트 전송 네트워크에서 라우터와 컨트롤러의 통신을 통해 패킷이 손실된 위치를 파악할 수 있는 방식에 대해 제안한다. 기존의 전통적인 방식은, 패킷의 손실 발생 이후의 라우터들로부터 중복된 오류 보고 메시지를 다수 수신하게 되며, 이 중복된 메시지는 손실 위치를 파악하는데 오류를 발생시키는데 비하여, 본 논문에서 제안하는 방식은 패킷 손실이 발생된 구간에서만 오류 보고 메시지를 받게 되어 위치 파악 오류를 최소화한다. Multicast is used in the field of convergence, such as IPTV, transmitting video, audio, and smart appliances. Since the number of service user and the data they use increases highly, effective and reliable transmission method is required. It is required to monitor the multicast traffic to provide a proper routing service to a specific application. Due to a closed and distributed character of the legacy network, it is difficult to design a protocol which requires the modification of network devices. Thus there has been a few research work on this multicast traffic monitoring topic except the monitoring software provided by some network device manufactures. In this paper, we propose an effective multicast network management method using SDN. We propose the method that can find out where the packet loss has been occurred and prevent a possible path detection error caused by duplicated packet loss reports which are common in the general approach. Our method which uses a fake packet removes the duplicated error reports, thus it will minimize the error on the packet loss path detection.

혼잡한 무선 센서 네트워크에서 신뢰성을 보장하는 효율적인 전송 방식에 대한 연구

심용호,박태현,권구인 한국차세대컴퓨팅학회 2012 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.8 No.1

무선 센서 네트워크를 구성하는 제한적 자원을 갖는 센서 노드의 기본적 특성과 무선 센서 네트워크의 대형화, 그리고 늘어가는 이기종 기기들로부터의 간섭은 시스템에 심각한 문제를 초래할 수 있다. 데이터를 무선 네트워크를 통해 송, 수신하는 도중 혼잡한 무선 네트워크 환경으로 인하여 비트 에러나 패킷 로스가 발생하게 되면 신뢰성을 보장하기 위하여 ACK 또는 NACK을 이용한 무선 데이터의 재전송이 이루어진다. 하지만 ACK과 NACK으로 인하여 추가적인 무선 네트워크 트래픽이 발생되게 된다. 본 논문에서는 혼잡한 무선 환경에서 신뢰성 보장을 위하여 frame을 block으로 나눈 FEC를 사용하는 방식이 재전송을 사용하는 ARQ 방식에 비하여 더욱 적은 에너지를 사용하고, 더욱 뛰어난 성능을 가짐을 보여준다. 이를 위해 TinyOS의 시뮬레이터인 TOSSIM을 이용하여 여러 가지 네트워크 환경 하에서 ARQ와 FEC block의 성능을 비교, 분석한다.

IEEE 802.15.4와 IEEE 802.11g/n의 중첩 채널 간 간섭에 관한연구

이성훈,박원재,권구인 한국차세대컴퓨팅학회 2011 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.7 No.1

USN(Ubiquitous Sensor Network)의 Phy/Mac layers 표준인 IEEE 802.15.4와 무선 랜(Wireless Lan)의 Phy/Mac layers 표준인 IEEE 802.11은 데이터 통신을 위해 같은 ISM 2.4GHz 대역을 사용한다. 따라서 데이터 전송 시 radio power 0 dBm의 IEEE 802.15.4가 radio power 16 dBm의 IEEE 802.11에 의해 간섭의 영향 클 것으로 예상된다. 본 논문은 IEEE 802.11의 최신 버전인 g와 n이 IEEE 802.15.4와 중첩된 채널을 동시에 사용 할 때 각각 어떠한 형태로 간섭의 영향을 미치는지 실험하였다. 그 결과 IEEE 802.11g/n 채널의 center frequency에 가까이 위치할수록 IEEE 802.15.4 채널들은 심한 간섭을 받았으며 IEEE 802.11의 전송속도가 증 가할수록 bit error가 발생한 packet의 비중이 감소하고 반대로 패킷 전체가 수신이 되지 않는 loss packet의 비중이 증가하는 현상을 살펴볼 수 있었다.

Network Address Translator 모델들의 Hole punching 기술 지원에 관한 성능분석

유정현,김하영,박태현,권구인 한국차세대컴퓨팅학회 2012 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.8 No.5

Network Address Translator (NAT)가 존재하는 P2P 통신의 경우 hole punching 기술을 통하여 데이터를 송수신 한다. 하지만 다양한 type의 NAT가 존재하고 표준화 되어 있지 않기 때문에, 공유기 모델별로 hole punching 기술에 대한 지원 여부가 다양하게 존재한다. 국내에서 사용되는 NAT를 지원하는 공유기 모델들의 종류는 외국에서 사용되는 공유기들과 다르게 다양한 분포를 보여준다. 본 연구에서는 국내에서 사용되는 17개 업체 37개의 NAT를 이용하여 다양한 hole punching 방식의 적용가능 여부와 NAT type을 조사하였다. 그 결과 실험 공유기의 97%가 UDP hole punching을 지원하였으며, TCP hole punching의 경우 기존의 외국 연구에서 보여준 64% 보다 적은 43%의 공유기가 지원을 하였다. 추가적으로 ICMP hole punching에 대한 공유기 적용가능 여부를 확인한 결과, 실험 공유기의 53%가 가능한 것으로 나타났다. Hairpin의 경우 50% 이상의 NAT가 지원하지 않아 TCP와 hairpin에 대한 지원이 필요할 것으로 보인다.

USN에서 LPL 사용에 따른 노드 동기화 현상 연구

박예슬,김하영,박태현,권구인 한국차세대컴퓨팅학회 2010 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.6 No.4

802.15.4 MAC(Medium Access Control) protocol 중 TinyOS 2.X에 기본적으로 구현이 되어 있는 B-MAC은 전력 소비를 줄이기 위해서 LPL(Low Power Listening)이라는 기능을 지원한다. 본 논문은 TinyOS의 저전력 기 법인 LPL이 CC2420 칩에서 사용되었을 때 발생되는 문제점에 대한 다양한 실험결과를 제시한다. CC2420에서 LPL 사용 시 서로 다른 시간에 전송하도록 미리 설정해 놓은 노드들이 같은 시간에 전송하게 되는 센서노드의 동 기화 현상이 발생한다. 센서노드의 전송시간이 동기화 되면 센서노드간 간섭에 의해 서로의 데이터 전송을 방해하 여 데이터 전송 성공률이 감소하였다. 이런 동기화 현상은 이전에는 발견하지 못했던 최초의 발견이고, 본 논문의 실험결과는 현재 보편적으로 사용하고 있는 CC2420칩에서 LPL 기법의 사용 시 발생되는 문제점들을 제시함으로 써 안정화된 새로운 저전력 기법의 연구에 도움이 될 것이다.