대규모 센서 네트워크에서 센서 데이터 수집을 위한 효율적인 통신 시스템 설계 및 구현

장시웅,김지성,Jang, Si-woong,Kim, Ji-Seong 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.1

Large sensor networks require the collection and analysis of data from a large number of sensors. The number of sensors that can be controlled per micro controller is limited. In this paper, we propose how to aggregate sensor data from a large number of sensors using a large number of microcontrollers and multiple bridge nodes, and design and implement an efficient communication system for sensor data collection. Bridge nodes aggregate data from multiple microcontrollers using SPI communication, and transfer the aggregated data to PC servers using wireless TCP/IP communication. In this paper, the communication system was constructed using the Open H/W Aduo Mini and ESP8266 and performance of the system was analyzed. The performance analysis results showed that more than 30 sensing data can be collected per second from more than 700 sensors. 대규모 센서 네트워크에서는 많은 수의 센서로부터 데이터를 수집하고 분석해야 한다. 마이크로 컨트롤러 마다 제어할 수 있는 센서의 수가 제한되어 있는데, 본 논문에서는 많은 수의 센서들을 다수의 마이크로 컨트롤러와 다수의 브릿지 노드를 두어 통신하는 방법을 제시하고, 센서 데이터 수집을 위한 효율적인 통신 시스템을 설계하고 구현하였다. 브릿지 노드는 SPI 통신을 이용하여 여러 마이크로 컨트롤러의 데이터를 종합하고, 종합한 데이터는 무선 TCP/IP 통신을 이용하여 PC서버로 전달하여 센서 데이터를 종합한다. 본 논문에서는 Open H/W인 아두이노 Mini와 ESP8266을 사용하여 통신 시스템을 구성하고 성능을 분석하였다. 성능분석 결과, 700개 이상의 센서로부터 초당 30회 이상의 센싱 데이터를 수집할 수 있다는 결과를 얻었다.

Wear-leveling 향상을 위한 플래시 메모리의 그룹단위 관리 방법

장시웅,김영주,유윤식,Jang, Si-Woong,Kim, Young-Ju,Yu, Yun-Sik 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.2

플래시 메모리는 데이터 변경 시에 덮어쓰기가 되지 않아 해당 데이터를 새로운 영역에 쓰기 이전에 존재하던 데이터는 무효화시켜야 하고 가비지 컬렉션 시 소거해야 한다. 플래시 메모리의 빠른 발전속도에 힘입어 플래시메모리의 용량은 급속도로 증가하고 있다. 플래시 메모리의 용량이 대용량화됨에 따라 소거대상 블록을 선택할 때 전체 플래시 메모리를 대 상으로 탐색을 실시하면 CPU의 수행시간이 많이 증가하는 문제점이 있다. 이 단점을 개선하기 위해 플래시 메모리를 그룹으로 분할하여 관리하고 소거대상 블록을 선택할 때 해당 그룹을 대상으로 탐색을 수행한다. 접근 지역성을 가지는 작업부하에 대해 hot 데이터는 hot 그룹에 배치하고, cold 데이터는 cold 그룹에 배치하여 그룹 내에서의 wear-leveling을 개선하고, 주기적으로 hot 그룹의 역할과 cold 그룹의 역할을 교환하여 전체플래시 메모리의 wear-leveling과 성능을 개선하였다. Since flash memory can not be overwritten on updating data, new data are updated in new area and old data should be invalidated and erased for garbage collection. With develop of flash memory technology, capacity of flash memory is rapidly increasing. It increases rapidly execution time of CPU to search an entire flash memory of large capacity when choosing the block to erase in garbage collection. To solve the problem that is increasing execution time of CPU, flash memory is partitioned into several groups, the block to erase in garbage collection is searched within the corresponding group. In workload of access locality, we enhanced wear-leveling within group by allocating hot data to hot group and cold data to cold group respectively and enhanced wear-leveling among groups by exchanging periodically hot group and cold group.

MOST 네트워크의 동기영역 채널 할당 모듈 설계 및 구현

장시웅,곽길봉,유윤식,Jang, Si-Woong,Kwak, Gil-Bong,Yu, Yoon-Sik 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.6

MOST는 동기식 데이터, 비동기식 데이터, 제어 데이터를 동시에 전송할 수 있는 차량용 멀티미디어 네트워크이며, 동영상이나 오디오를 버퍼링없이 전송할 수 있는 고 대역폭의 동기식 데이터 영역을 제공한다. 이러한 동기식영역을 통해 실시간 데이터를 전송하기 위해서는 소스 노드와 싱크 노드와의 커넥션 및 해당하는 채널의 할당이 요구된다. 본 논문에서는 이러한 동기식 데이터 영역을 사용하기 위한 채널 할당 모듈을 설계 및 구현한 후 실제 MOST 네트워크를 구축하여 노드 간 동기식 데이터 전송을 위한 절차와 채널 할당 방안을 제시하였다. While MOST is an in-vehicle network which transfers concurrently synchronous data, asynchronous data and control data, it provides high bandwidth synchronous section which can transfer video and audio without buffering. To transfer real time data using synchronous section, connections between source node and sink node, and channel allocation for connections are required. In this paper, we proposed synchronous data transfer method and channel allocation method by constructing MOST network after designing and implementing channel allocation module for using synchronous data section.

소용량 데이터베이스 처리를 위한 DBMS의 성능 비교

장시웅,Jang, Si-Woong 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.11

대규모 용량의 데이터베이스를 처리하기 위한 상용 DBMS에 대한 성능의 비교는 벤치마크 테스트로 결과가 주어진 경우가 많은 반면, 소규모 용량의 데이터베이스를 처리하기 위한 DBMS의 성능에 대해서는 많이 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 소규모 용량의 데이터 베이스를 처리하기 위한 상용 DBMS 및 공개용 DBMS의 성능에 대해 비교하고 분석하였다. 분석 결과, 오라클은 데이터 갱신 및 삽입에 관한 연산에서는 데이터의 안전성 보장을 위한 rollback 기능의 준비 작업이 많아 좋지 못한 성능을 보인 반면, MySQL이나 MS-SQL등의 경우에는 별다른 오버헤드가 없어 오라클에 비해 좋은 성능을 보였다. While a lot of comparisons of DBMS performance for processing large scale database are given as results of bench-mark tests, there are few comparisons of DBMS performance for processing small scale database. Therefore, in this study, we compared and analyzed on the performance of commercial DBMS and public DBMS for small scale database. Analysis results show that while Oracle has low performance on the operations of update and insert due to the overhead of rollback for data safely, MySQL and MS-SOL have good performance without additional overhead.

Car PC 기반 어라운드뷰 모니터링 시스템의 위치정보 제공 기능

장시웅,서상욱,Jang, Si-Woong,Seo, Sang-Uk 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.11

최근 자동차 산업의 활성화로 운전자 보조시스템에 연구가 많이 이루어지고 있으며, 그 중 AVM 시스템(Around View Monitoring System)에 대한 연구 및 개발이 활발해지고 있다. 기존 AVM 시스템은 차량 주변 상황을 실시간으로 제공하기 위해 임베디드 시스템 또는 SoC(System on Chip)의 형태로 개발되었다. 그러나 Car PC가 차량에 장착되어 있으면 AVM 시스템을 추가의 비용이 없이 소프트웨어만으로 시스템을 개발할 수 있다. 본 연구에서는 Car PC 기반의 AVM 시스템 기능에 위치 정보 기능인 위도, 경도, 속도 기능을 추가하여 위치정보를 제공하는 AVM 시스템을 구현하였다. 본 연구에서 구현한 위치 정보를 제공하는 AVM 시스템에 저장 기능을 추가하면 AVM 블랙박스 시스템으로 활용될 수 있다. In recent, the researches on driver assistance systems have been actively performed with development of vehicle industry. AVM(Around View Monitoring) Systems, a part of these systems, have been researching and developing. Existing AVM systems have been developed in the forms of embedded systems or a SoC (System on Chip) to provide view around vehicle in real time. However, if Car PC is equipped with in vehicle, AVM can be developed using only software without additional cost. In this study, we implemented AVM system which provides location information by adding the informations such as latitude, longitude and speed to functions of "Car PC" based AVM system. If storing function is added to the AVM system implemented in this study which provides location information, the system with storing function can be used as AVM black box system.

전자상거래 촉진을 위한 공유키 기반 신용카드 조회 시스템

장시웅,신병철,김양곡,Jang, Si-Woong,Shin, Byoung-Chul,Kim, Yang-Kok 한국정보처리학회 2003 정보처리학회논문지D Vol.10 No.6

본 논문에서는 전자상거래 시스템에서의 보안 문제를 해결하기 위해 신용카드 조회 시스템을 설계하고 구현하였다. 전자 상거래시 PC에서 신용카드 조회기를 사용하면 키보드 입력 없이 신용카드 조회기에서 신용카드를 읽어 신용카드 결재를 수행한다. 새로운 신용카드 조회 시스템은 신용카드 조회기 내부의 칩에서 공유키 기반으로 신용카드 정보를 즉시 암호화하여 호스트 시스템에 보냄으로써 키보드 해킹 위험에서 안전하다는 장점이 있다. 신용카드 조회 시스템의 암호화/복호화를 위해 quotient ring 에 기반한 행렬 연산을 사용하였으며, 암호화의 안전성을 위해 모든 암호 대상 데이터에 대해 서로 다른 암호 행렬을 생성하는 방법을 제시하고, 서로 다른 암호 행렬을 구성하기 위해 요구되는 암호키의 크기 및 행렬의 크기를 산출하였다. 신용카드 결재를 위하여는 소량(0.1KB) 의 데이터가 요구되므로, 암호키의 크기가 128bits만 되어도 역행렬을 고려한 $2{\times}2$ 행렬의 경우 좋은 성능을 보이는 것으로 분석되었다. 신용카드 조회 시스템을 인증용으로 사용하기 위하여는 0.5KB 이상의 데이터가 필요하므로, 암호키의 크기가 256bits 이상에서 $2{\times}2$ 행렬의 경우 좋은 성능을 보이는 것으로 분석되었다. 신용카드 조회 시스템을 인증용으로 사용하기 위하여는 0.5KB 이상의 데이터가 필요하므로, 암호키의 크기가 256bits 이상에서 $2{\times}2$ 행렬의 경우 좋은 성능을 보이는 것으로 분석되었다. 신용카드 조회 시스템을 인증용으로 사용하기 위하여는 0.5KB 이상의 데이터가 필요하므로, 암호키의 크기가 256bits 이상에서 $2{\times}2$ 행렬이나 $3{\times}3$ 행렬을 사용하면서 역행렬을 고려하는 것이 좋은 것으로 분석되었다. In this paper, the magnetic sensing system is designed and implemented for the safe security in internet commerce system. When the payment is required inthe internet commerce system, the magnetic sensing system will get the information from a credit card without keyboard input and then encrypt and transmit the information to server. The credit card sensing system, which is proposed in this paper, is safe from keyboard hacking because it encrypts card information immediately in its internal chip and sends the information to host system. For the protection of information, the magnetic sensing system is basically based on a synchronous stream cipher cryptosystem which is related to a group of matrices. The size of matrices and the bits of keys for the best performances are determined for various cases. It is shown that for credit card payments. matrices of size 2 have good performance even at most 128bits keys with the consideration of inverse matrices. For authentication of general-purpose data, the magnetic sensing system needs more than 1.5KB data and in this case, the optimum size of matrices is 2 or 3 at more 256bits keys with consideration of inverse matrices.

XML을 이용한 e-Marketplace의 재고 공유 기능 설계 및 구현

장시웅,조혜숙,강만기,Jang Si-Woong,Cho He-Suk,Kang Man-Ki 한국정보통신학회 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.6

수직적 e-Marketplace는 대기업의 자금력과 구매력에 힘입어 많은 발전이 있었지만 수평적 e-Market place는 활성화 되고 있지 못한 형편이다. 특히, 라이프 사이클이 짧은 다품종 소량의 부품을 취급하는 전자부품 e-Marketplace에서는 하나의 입점 업체가 특정부품을 대량으로 보유할 경우, 불용재고가 많아져 입점업체의 경쟁력을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 본 논문에서는 전자부품 e-Marketplace의 경쟁력을 향상시키기 위한 방법으로 기업간 재고 공유방법을 제안하고, 그 방법을 설계한 후 구현하였다. 대부분의 업체는 서로 다른 DBMS를 사용하고 있어 재고 공유를 위해 중간매체가 필요한데 본 논문에서는 시스템 간에 재고 공유 기능을 제공하기 위해 데이터 교류에 표준이 되고 있는 XML을 이용하여 구현하고 구현 예를 통하여 재고공유기능을 보였다. Vertical e-Marketplaces have been expanded because of their enough funds and purchasing power, while horizontal e-Marketplaces have not been grown. On the e-Marketplace which is dealing electronic components with the characteristics of short life cycle and diversities, if an e-Marketplace participant holds a large quantity of the same kinds of components, it will result in lowering competitiveness of the company because of its unuseful inventory. Therefore, as a method for increasing competitiveness of e-Marketplace participants, we proposed the inventory sharing method among the participants, and then designed and implemented it in this paper. For providing inventory sharing function, the e-Marketplace system needs intermediary because each system of participants participating e-Marketplace uses its own DBMS respectively. In this paper, we implemented inventory sharing function using XML, which is a standard for exchanging data, as intermediary, and showed an example of the implemented system.

접근 지역성을 가지는 작업부하에서 플래시 파일시스템의 wear-leveling 향상 기법

장시웅,Jang, Si-Woong 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.1

플래시 메모리는 디스크와는 달리 덮어쓰기가 불가능하므로, 새로운 데이터는 새로운 영역에 갱신이 된다. 데이터가 빈번히 변경되면 새로운 영역을 확보하기 위해 가비지 컬렉션을 통하여 데이터를 지우게 되는데, 이때 지움(erase) 연산을 수행 할 수 있는 회수가 플래시 메모리의 특성에 의해 일정 회수로 제한을 받게 되므로 플래시 메모리의 모든 블록은 고르게 쓰여지고 지워져야 한다. 그러나 지역 접근성을 가지는 데이터를 Cost-benefit 방법으로 처리하면 성능은 좋으나 wear-leveling은 매우 나빠지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 wear-leveling을 개선하기 위해 멀티 뱅크에서 하나의 뱅크는 cold 데이터를 다른 뱅크는 hot 데이터를 할당하고, 시간이 흐름에 따라 일정주기로 cold 뱅크와 hot 뱅크를 교환하는 CB-MB(Cost Benefit between Multi Bank) 방법을 제안하고 성능을 평가하였다. CB-MB방법은 hot 데이터와 cold 데이터를 블록단위로 분리하여 관리하는 Cost-benefit방법에 비해 성능에 있어 30% 성능향상을 보이고 wear-leveling측면에서 1/3이하로 표준편차를 줄였다. Since flash memory cannot be overwritten, new data are updated in new area. If data are frequently updated, garbage collection which is achieved by erasing blocks, should be performed to reclaim new area. Hence, because the count of erase operations is limited due to characteristics of flash memory, every block should be evenly written and erased. However, if data with access locality are processed by cost benefit algorithm with separation of hot block ad cold block though the performance of processing is hight wear-leveling is not even. In this paper, we propose CB-MB (Cost Benefit between Multi Bank) algorithm in which hot data are allocated in one bank and cold data in another bank, and in which role of hot bank and cold bank is exchanged every period. CB-MB shows that its performance is 30% better than cost benefit algorithm with separation of cold block and hot block its wear-leveling is about a third of that in standard deviation.

무선 랜을 이용한 MOST 네트워크 진단 시스템의 설계 및 구현

장시웅,김경진,전영준,Jang, Si-Woong,Kim, Kyeoung-Jin,Jeon, Young-Joon 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.8

According to increase of the number of electronic devices for user comfort and safety, electronic systems are being constructed by using network to effectively control the devices. In this paper, we design and implement the MOST network diagnostic system by using wireless LAN to diagnose MOST network and the devices connected by the network and to effectively manage them. MOST, which is a vehicle multimedia network standard for the next generation, is being used for construction of car infotainment systems, and enables to develop various devices which are required for them. The wireless diagnostic system implemented in this paper enables to self-diagnose MOST network and also to check errors by diagnosing status of MOST electronic devices. We also can check and manage status of a in-vehicle MOST network system using mobile devices based on wireless LAN. 자동차의 사용자 편의 및 안전에 대한 다양한 요구로 전장 장치의 수가 증가함에 따라 이들 장치들을 보다 효과적으로 제어할 수 있도록 네트워크를 이용한 전장 시스템이 구축되고 있다. 본 논문에서는 MOST 네트워크로 연결된 장치들과 네트워크의 상태를 진단하고 이들을 효과적으로 관리하기 위하여 무선 랜을 이용한 MOST 네트워크진단 시스템을 설계 및 구현하였다. 차량 멀티미디어 네트워크 표준인 MOST는 최근 자동차의 인포테인먼트 시스템 구축에 적용되고 있으며 이를 적용한 다양한 장치들이 개발되고 있다. 본 논문에서 구현한 무선 진단 시스템은 MOST 네트워크 자가 진단뿐만 아니라 MOST 전장 장치의 상태를 진단하여 오류를 미리 판단할 수 있으며, 무선 랜으로 연결하여 언제든지 휴대형 이동 단말기를 통해서도 차량 내부 MOST 네트워크 시스템의 상태를 확인 및 관리할 수 있다.

레이더 센서를 이용한 거리 측정 시스템의 설계 및 구현

장시웅,정동훈,Jang, Si-woong,Jung, Dong-hun 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.7

본 논문에서는 레이더 센서를 이용하여 센서와 물체 사이의 거리를 측정하는 시스템을 설계하고 구현하였다. 센서 모듈은 센서의 원시 데이터를 거리측정 시스템에 올려주고, 거리 측정 시스템에서는 표준편차와 평균값 필터를 이용하여 객체의 유무를 탐지하였다. 실험 결과에서는 평균값 필터를 이용한 알고리즘이 최대 거리 9.7m에서 최대 오차 0.02m 이내의 오차율로 사람이 측정되는 것을 확인하였으며, 표준편차를 이용한 알고리즘에서는 최대거리 9.7m에서 최대 오차 0.15m 이내의 오차율로 사람이 측정되는 것을 확인하였다. 따라서, 레이더 센서를 이용하여 거리를 측정할 경우, 표준편차를 이용한 방법보다는 평균값 필터를 이용하는 방법이 객체 탐지의 정확도가 높음을 확인하였다. In this paper, we have designed and implemented a system that utilizes a radar sensor to measure distance between a sensor and objects. The sensor module creates raw data and uploads the data on the distance measuring system, which detects the presence of objects by using standard deviation and average filters. The experiment found that an algorithm using average filters measured people with error rates of up to 9.7 meters and a maximum error rate of 0.02 meters or less. While in an algorithm using standard deviations, it was found that an object is measured at an error rate of up to a maximum distance of 9.7 meters and a maximum error rate of 0.15 meters. Therefore, we have concluded that if a distance was measured by using a radar sensor, algorithms using average filters resulted in a higher accuracy than standard deviations filters.