영상 데이터 압축을 위한 2-채널 멀티웨이브렛 변환과 전후처리 필터의 적용

허웅,최재호,Heo, Ung,Choi, Jae-Ho 한국컴퓨터산업학회 2004 컴퓨터産業敎育學會論文誌 Vol.5 No.5

본 논문에서는 영상 데이터 압축을 위하여 2- 채널 멀티웨이브렛 변환을 적용하였다. 멀티웨이브렛 시스템은 음성 데이터 등의 비정상적인 신호의 압축에 스칼라 웨이브렛 시스템을 능가하는 우수한 성능을 나타내는 것으로 알려져 있으나 2차원 데이터인 영상 데이터의 경우에는 멀티웨이브렛 시스템 특유의 시각적 격자 오류가 발생하는 문제가 있다. 본문의 멀티웨이브렛 변환 및 압축 시스템에서는 멀티웨이브렛 효과에 의하여 발생하는 격자 오류를 제거하기 위하여 전후처리 필터링을 멀티웨이브렛 변환 및 압축 시스템에 접목하는 방법을 제시하였다. 또한, 제안한 시스템의 성능을 검증하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며 영상 데이터의 압축 기능 측면에서 스칼라 웨이브렛 시스템과 비교하였다. 이때, 비트 할당과 양자화를 위해서 전송율 결과는 제안한 멀티웨이브렛 변화 및 압축 시스템이 스칼라 웨이브렛 시스템 보다 영상 압축 성능 측면에서 1 ~ 2 dB 우수한 것으로 나타났다. 만약 SPIHT과 run-length 채널 부호화 기법 등의 우수한 압축 기술을 멀티웨이브렛 변환 시스템에 적용한다면 더욱 우수한 성능 개선 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다. Two-channel multiwavelet system is investigated for image compression application in this paper. Generally, multiwavelets are known for their superb capability of compressing non-stationary signals like voice. However, multivavelet system have a critical problem in processing and compressing image data due to mesh-grid visual artifacts. In our two-channel multiwavelet system we have investigated incorporation of pre and post filtering to the multiwavelet transform and compression system for alleviating those ingerent visual artifacts due to multiwavelet effect. In addition, to quantify the image data compression performance of proposed multiwavelet system, computer simulations have been performed using various image data. For bit allocation and quantization, the Lagrange multiplier technique considering data rate vs. distortion rate along with a nonlinear companding method are applied equallly to all systems considered, here. The simulation results have yielded 1 ~ 2 dB compression enhancement over the scalar savelet systems. If the more advanced compression methods like SPIHT and run-length channel coding were adopted for the proposed multiwavelet system, a much higher compression gain could be obtained.

A Time Synchronization Algorithm for a Time-Slot Reservation Based MAC in Mobile Ad-Hoc Networks

허웅,하우산,유강수,최재호,Heo, Ung,He, Yushan,You, Kang-Soo,Choi, Jae-Ho The Institute of Electronics and Information Engin 2011 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.41 No.5

시간동기화는 모바일 통신 시스템에서 중요한 역할을 한다. 특히, 통신 개체들 사이에 정확한 시분할 기법이 요구될 때, 네트워크 성능에 영향을 미치는 중요한 요소가 될 수 있다. 본 논문에서는 무선 모바일 애드 혹 네트워크를 위한 새로운 시간 동기화 알고리즘을 제시한다. 본 논문의 주요 목적은 레퍼런스 브로드캐스팅에서 발견된 장점을 활용하여 시간 동기화 패킷의 충돌을 줄이는데 있다. 또한 시간 동기화에 대한 수렴시간을 보장하기 위해 정교한 클럭 갱신 기법을 사용한다. 새롭게 제안한 시간 동기화 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 모바일 애드 혹 네트워크에 대한 다양한 시나리오를 구성하고 이를 OPNET으로 구현하여 실험하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과, 제안한 기법이 시간 동기화의 정확성과 수렴 시간 등의 측면에서 기존의 TSF 방식보다 좋은 성능을 나타내었다. Time synchronization plays an important role in mobile communication systems, particularly, when an accurate time-division mechanism among the communication entities is required. We present a new time synchronization algorithm for a wireless mobile ad-hoc network assuming that communication link is managed by a time-slot reservation-based medium access control protocol. The central idea is to reduce time synchronization packet collisions by exploiting the advantages found in reference broadcasting. In addition, we adopt a sophisticated clock updating scheme to ensure the time synchronization convergence. To verify the performance of our algorithm, a set of network simulations has been performed under various mobile ad-hoc network scenarios using the OPNET. The results obtained from the simulations show that the proposed method outperforms the conventional TSF method in terms of synchronization accuracy and convergence time.

Analytical Model of Isochronous MAC Protocol for MANET

허웅,최재호,Heo, Ung,Choi, Jae-Ho The Institute of Electronics and Information Engin 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.2

In this paper a novel medium access control mechanism is investigated as a means to support real-time services. The primary goal is to provide constant-bit-rate voice call services to pairs of autonomous mobile nodes operating in ad hoc networks. Here, a time-slot reservation based MAC is considered to provide real-time voice calls and a new MAC called the time-slot reservation coordination function(TRCF) is presented. In addition to this isochronous type MAC protocol development, the proposed protocol is modeled using a Markov chain in order to predict its behavior. The performance of TRCF is analytically derived and the performance measures such as average wait time taken for a call connection and throughput are obtained. 본 논문은 모바일 애드 혹 네트워크에서 실시간 서비스를 지원하기 위한 새로운 매체 접속 기법 time-slot reservation coordination function(TRCF)과 이를 평가하기위한 수학적 모델을 제시한다. 모바일 애드 혹 네트워크에서 실시간 서비스 지원을 위한 연구는 대부분 DCF를 활용해 왔다. 그러나 이런 연구들은 지연에 민감한 실시간 트래픽을 지원할 수 없다. 우리의 프로토콜은 TRCF와 DCF 두 부분으로 구성되어진다. TRCF는 실시간 서비스를 위해 예약 기법이 적용된 TDMA 기반 모드(MODE)이고 DCF는 best effort 트래픽 지원을 위해 IEEE 802.11 표준의 기능이 그대로 유지된다. 그리고 실시간 서비스를 위해 64Kbps 음성 전화 서비스를 고려한다. 본 논문은 또한 제안된 MAC을 평가하기 위해 마코프 체인을 사용한 성능 분석 모델을 제시한다. TDMA의 특성을 고려하여 시간변화에 따른 마코브 체인의 상태와 천이 확률이 유도된다. 제안된 성능 평가 모델을 통해 음성 전화 서비스가 연결되어지기까지 소요되는 평균대기 시간, 처리량, 지연과 같은 성능 측정값을 도출한다.

S-Broker 개념을 적용한 NoSec 기반의 Secure-CoAP Protocol

허웅 ( Ung Heo ),김영세 ( Youngse Kim ),김기천 ( Keecheon Kim ) 한국정보처리학회 2016 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.23 No.2

최근 IoT 프로토콜 가운데 가장 활발히 논의되는 프로토콜로 CoAP(Constrained Application Protocol)이 있다. CoAP은 4가지 보안모드로 운영된다. 그 중 3가지 모드인 PresharedKey, RawPublicKey, Certificate 모드의 경우 DTLS(Datagram Transport Layer Security)가 적용된 방식이다. 반면 NoSec 모드는 DTLS가 적용되지 않은 기본방식이다. 본 논문에서는 DTLS의 복잡한 Handshake 방식으로 인한 전력소모 및 Performance의 저하를 고려한 새로운 방식을 제안한다. NoSec 환경의 CoAP 프로토콜에 S-Broker(Secure-Broker)를 적용한 security 및 performance 향상 방안이다. 제안한 방식으로 경량화 통신을 구현하여 무결성과 보안 강도를 높였다. 추가적으로 Proxy의 forwarding 기능과 caching 기능을 구현하여 성능의 향상을 도모한다

OpenFlow를 적용한 경로 기반 망분리 방안 연구

허웅 ( Heo Ung ),김기천 ( Keecheon Kim ) 한국정보처리학회 2016 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.23 No.1

최근 국내 기관이나 금융권을 넘어선 사기업에 대한 정통망 법의 망분리에 대한 적용이 이슈화되고 있다. 그러나 현실적인 망분리 적용과 운영에는 비용적인 문제부터 기술적인 문제까지 다양한 어려움이 산재해있다. 이에 본 논문에서는 SDN기반의 ‘Openflow를 적용한 경로 기반 망분리 구축 방안‘을 제안한다. OpenFlow Switch의 Flow Table의 Processing 과정인 Pipeline을 이중화시켜 Packet 통신을 경로기반의 In/External Network로 운영하는 방안이다. 이를 통해 기존 망분리 환경 대비 비용과 자원 운영의 효율성, 보안성 향상의 다각적인 효과를 기대한다.

Gateway Architecture for Ubiquitous Access to ZigBee-Based Sensor Networks

허웅(Ung Heo),펑치유(Qiu Peng),유강수(Kang Soo You),최재호(Jaeho Choi) 한국콘텐츠학회 2010 한국콘텐츠학회논문지 Vol.10 No.8

본 논문에서는 ZigBee/IEEE 802.15.4 기반 무선 센서 네트워크와 TCP/IP 기반 네트워크를 서로 연결할 수 있는 웹-센서 게이트웨이의 아키택처를 제안한다. 제안한 게이트웨이의 주요 역할은 인터넷을 통하여 센서 노드에게 질의 또는 명령을 내리고 센서 데이터를 취득하도록 도와주는 기능이다. 다만, 인터넷과 센서 네트워크의 통신 프로토콜은 서로 불통함으로 양방향 프로토콜 변환이 필요하다. 본 논문에서는 이 변환 기능을 두 통신 프로토콜 APP 계층 위에 위치하도록 설계하여 인터넷 어프리케이션과 ZigBee 어프리케이션이 양 방향으로 변환 될 수 있도록 하였다. CGI 프로그램을 사용하여 변환 계층을 구현하였으며 인터넷의 사용자가 언제 어디서나 웹 페이지를 열어서 검색 요청이나 명령 등을 센서 노드에 전달할 수 할 수 있는 방식을 채택하였다. 이종 네트워크 연결을 위하여 TCP/IP 프로토콜을 센서 노드에 오버레잉 하는 기법도 가능하나 구현의 복잡성, 에너지 효율, 통신 오버헤드 측면에서 제한적이다. 부족한 자원을 가진 센서 노드환경에서는 본 논문에서 제안한 변환 기반 웹-센서 게이트웨이 방식이 이종 통신 프로토콜 연결 문제를 해결하는 비교적 효과적이며 우수한 방법임을 확인하였다. This paper investigates protocol architecture of a Web-ZigBee gateway for interconnecting TCP/IP-based networks and ZigBee/IEEE802.15.4-based wireless sensor networks. The Web-ZigBee gateway delivers data between the TCP/IP network and the ZigBee network. Since those two networks have different communication protocols, a protocol translation mechanism is needed. Herein, we propose a method to deliver query messages from the Internet to the sensor network and receive data from sensors. The protocol translation is performed in the translation layer that is placed above the two application layers, i.e., the Internet application layer and ZigBee application layer. Among various interfaces, we use CGI programming to take care of translation functions efficiently. The CGI manages query information from a client on the Internet and data from the ZigBee sensor network. Whereas the TCP/IP enabled sensor network overlays two heterogeneous communication protocols, overlaying layers increase the complexity and cost of implementing the sensor network. On the contrary, the sensors in our gateway-based system are not only light (because each communication protocol works independently without overlaying), but also efficient because the translation layer mostly alleviates header overloading.

IEEE802.11 무선망을 위한 에너지 효율적인 AP 선택 기법

허웅(Ung Heo),팽우양(Yuyang Peng),유강수(Kangsoo You),최재호(Jaeho Choi) 한국콘텐츠학회 2011 한국콘텐츠학회논문지 Vol.11 No.12

스마트 폰이나 아이패드와 같은 무선기기의 발달은 IEEE 802.11 그룹의 무선 네트워크 사용을 한층 더 확장시키고 있다. 이로 인해 Wi-Fi와 같은 무선 네트워크를 사용하려는 사용자 또한 급속하게 증가되고 이를 수용하기 위해서는 하나의 AP 처리 영역에 적어도 2개 이상의 AP가 요구되어진다. 이러한 환경에서 무선 네트워크의 효과적인 활용과 사용자에게 지원되는 서비스를 극대화하기 위해 적절한 AP를 선택하는 것은 매우 중요한 논점 중에 하나이다. 본 논문에서는 신호의 세기와 더불어 각 AP에서 처리하는 트래픽 양을 고려하여 무선 네트워크의 활용을 최적화하는 AP 선택 기법을 제안한다. 사용자의 이동이 빈번한 무선 네트워크의 특성상 특정 AP를 중심으로 트래픽 불균형 상태가 언제나 발생할 수 있기 때문에 신호의 품질만을 선택 기준으로 적용하는 방식은 네트워크 활용에 제한적이다. 제안된 AP 선택 기법은 신호의 품질과 더불어 각 AP에서 처리량을 고려하여 새로운 스테이션에 대한 결합을 결정하기 때문에 가장 좋은 신호를 가진 AP에 발생할 수 있는 혼잡현상을 미연에 방지하며 균형 있는 트래픽 부하 처리로 효율적으로 네트워크를 활용한다. 제안한 방식의 성능을 확인하기 위하여 OPNET 모델러를 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 성능 평가 척도로는 전송 효율과 전송 지연을 사용하였고 제안한 방식을 기존의 방식과 비교하였다. 실험결과, 제안한 방식이 기존의 방식에 비하여 전송 지연과 전송 효율 측면에서 더 좋은 결과를 나타내었다. Nowadays, wireless local area networks are widely deployed so that stations can potentially associate with an access point. The AP selection strategy is one of the significant research areas for wireless local area networks. The selection strategy solves the relevant problem is which AP can be selected and associated with a station so that the efficient resource utilization can be obtained. Rather than merely choosing the AP with the strongest received signal strength, however, we calculate effective throughput for each neighboring AP and use it as a basis for AP selection. Referencing the throughput is better than referencing the signal strength only because the network may contain a severe load imbalance. We have performed computer simulations using OPNET modeler in order to verify the performance of the proposed scheme. The results show us that the proposed selection method outperforms that of the conventional one in terms of throughput and delay.

MANET에서 이동성과 연결성을 고려한 다중 모드 라우팅 프로토콜 적용 기법

허웅(Ung Heo),만신(Yi Zhao),조일(Xin Wan),유강수(Kang Soo You),최재호(Jaeho Choi) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.47 No.5

이동 애드 혹 네트워크는 인스턴트하고 자가 발견적인 특성과 함께 임시적이며 변화가 심한 연결성을 가진다. 토폴로지와 루트 변화가 빈번한 까닭에 일반 네트워크 용 라우팅 기법으로는 좋은 성능을 기대하기 어렵다. 노드의 증가에 따라, 또는 노드의 빠른 이동성에 따라 라우팅 프로토콜의 성능 저하가 발생한다. 본 논문에서는 MANET의 실시간 환경 변화에 적응적인 라우팅 프로토콜을 살펴본다. 먼저, 여러 다른 환경에서 두 가지 대표적 라우팅 프로토콜의 성능을 확인한다. 이어서, 성능 테스트로 얻어진 데이터를 분석하여 다중 모든 라우팅 프로토콜 선택 레퍼런스를 구축한다. 이 레퍼런스는 모든 노드에서 주기적으로 라우팅 환경을 체크할 때 사용된다. 다중 모드 라우팅 프로토콜 적용 방법을 사용함으로써 노드는 주기적으로 네트워크 환경을 체크하고 레퍼런스와 비교하여 성능저하를 최소화 할 수 있는 대체 라우팅 프로토콜을 결정하고 네트워크 전반에 걸쳐 적용한다. 제안한 기법은 OPNET 네트워크 모델링 시뮬레이션으로 그 성능을 확인하고 평가한다. 실험결과, 적응적으로 변화하는 다중 모드 라우팅 프로토콜 적용 기법이 네트워크 환경변화에 매우 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였으며 네트워크의 대역 이용비 측면에서도 우수한 것으로 나타났다. A mobile ad hoc network is instant and heuristic, and it is also vulnerable and volatile. Since topology and route changes are frequent, no single routing protocol designed for a conventional network performs well. Some protocols suffer from significant performance degradation when the number of nodes increases, or when nodes become highly mobile. In this paper we investigate a way to adaptively select a routing protocol that fits to the real-time network conditions. The first phase of our study is to analyze the performances of two classes of routing protocols under various network scenarios. The second phase consists of constructing a routing protocol selection reference. All nodes continue to monitor the status of neighbor nodes and control packets exchanged. Then, the aggregated information is periodically compared against the protocol selection reference. The selected routing protocol is maintained throughout the network until the network property changes substantially. The performance of the proposed algorithm is verified by a set of computer simulations using the OPNET modeler. The experimental results show that selectively changing routing protocol adaptive to the network conditions greatly improves the efficacy of bandwidth utilization.

모바일 애드혹 네트워크에서 MAC 기반 타임 슬롯 예약을 위한 시간 동기화 알고리즘

허웅(Ung Heo),하우산(Yushan He),유강수(Kang Soo),최재호(Jaeho Choi) 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.48 No.4

시간동기화는 모바일 통신 시스템에서 중요한 역할을 한다. 특히, 통신 개체들 사이에 정확한 시분할 기법이 요구될 때, 네트워크 성능에 영향을 미치는 중요한 요소가 될 수 있다. 본 논문에서는 무선 모바일 애드 혹 네트워크를 위한 새로운 시간 동기화 알고리즘을 제시한다. 본 논문의 주요 목적은 레퍼런스 브로드캐스팅에서 발견된 장점을 활용하여 시간 동기화 패킷의 충돌을 줄이는데 있다. 또한 시간 동기화에 대한 수렴시간을 보장하기 위해 정교한 클럭 갱신 기법을 사용한다. 새롭게 제안한 시간 동기화 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 모바일 애드 혹 네트워크에 대한 다양한 시나리오를 구성하고 이를 OPNET으로 구현하여 실험하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과, 제안한 기법이 시간 동기화의 정확성과 수렴 시간 등의 측면에서 기존의 TSF 방식보다 좋은 성능을 나타내었다. Time synchronization plays an important role in mobile communication systems, particularly, when an accurate time-division mechanism among the communication entities is required. We present a new time synchronization algorithm for a wireless mobile ad-hoc network assuming that communication link is managed by a time-slot reservation-based medium access control protocol. The central idea is to reduce time synchronization packet collisions by exploiting the advantages found in reference broadcasting. In addition, we adopt a sophisticated clock updating scheme to ensure the time synchronization convergence. To verify the performance of our algorithm, a set of network simulations has been performed under various mobile ad-hoc network scenarios using the OPNET. The results obtained from the simulations show that the proposed method outperforms the conventional TSF method in terms of synchronization accuracy and convergence time.

무선망 보안 접속을 위한 효율적인 인증 기법

허웅(Ung Heo),하우산(Yushan He),유강수(Kangsoo You),최재호(Jaeho Choi) 한국콘텐츠학회 2011 한국콘텐츠학회논문지 Vol.11 No.9

무선망의 적용분야가 활성화되기 시작하면서 보안 분야의 연구 또한 활발해지고 있다. 본 논문에서는 이동 메쉬 노드가 언제 어디서든지 안전한 네트워크 접속을 확보할 수 있는 인증 기법을 소개한다. 특히, 로밍 상황에서 메쉬 노드가 안전한 접속을 확보하려면 홈과 외부 도메인 사이의 인증 교류 문제와 외부 도메인들 사이의 인증 교류 문제를 효과적으로 고려해야 한다. 제안한 인증 방법의 새로운 특징으로는 홈과 외부 도메인 사이의 직접적인 연결이나 교류 없이도 안전한 로밍 접속 인증을 제공할 수 있다는 점이다. 홈과 외부 도메인의 연결에 관계없이, 메쉬 노드의 인증을 수행하는 외부 도메인 라우터는 인접하는 또 다른 외부 도메인을 선택하여 접촉하는 방식을 사용한다. 물론, 접촉대상인 외부 도메인 라우터 그룹에는 메쉬 노드의 방문 기록을 보유한 라우터들만이 포함된다. 본 인증 방식의 성능을 평가하기 위하여 분석적인 기법을 사용하였고 기존 방식들과 비교하였다. 평가 결과, 제안한 방식이 인증 응답 시간 및 인증 서비스 제공 능력 측면에서 비교 대상 기법에 비하여 우수한 성능을 보유함을 확인하였다. The wireless mesh networks are recently getting much attention for commercial applications. In such networks, the service should be uninterrupted when roaming from one domain to another while the authentication for a secure access should be maintained. The challenge is to consider the authentic coordination between the home domain and foreign domains and the maintenance of local authenticity between foreign domains. In this paper, a novel authentication method is presented so that a mobile mesh node can be effectively authenticated and obtain an secure connection in foreign domains. In the proposed method, the authentication process does not rely on an end-to-end connection between the foreign domain and the home domain. Even without a connectivity to the home domain, the foreign domain can provide an effective authentication of a mesh node by consulting one of the neighboring foreign domains that has been visited by the mobile mesh node. In order to verify the performance of our proposed method, a qualitative analysis has been performed and compared to those of conventional methods. The results show that our method is superior to the conventional ones in terms of authentication response time and authentication service robustness.