낸드 플래시 메모리를 위한 자기-서술 파일 시스템

한준영 중앙대학교 대학원 2008 국내석사

낸드 플래시 메모리는 하드디스크드라이브와 물리적 특성이 다르기 때문에, 기존 하드디스크드라이브의 파일 시스템을 낸드 플래시 메모리에 적용할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해 낸드 플래시 메모리 전용 파일 시스템으로 리눅스 커널에서 제공하는 JFFS, JFFS2와 Alpha에서 개발한 YAFFS, YAFFS2가 상용으로 널리 사용되고 있다. 최근에는 더 좋은 성능 및 안정성을 가진 다양한 파일 시스템이 개발되었다. 그러나 이 파일 시스템들은 파일의 메타 정보를 파일 데이터와 분리하여 저장하는 구조 때문에, 파일이 쓰여질 때마다 파일의 메타 정보가 저장된 페이지를 갱신하는 오버헤드가 존재한다. 또한, 파일 시스템이나 파일 자체의 메타 정보가 저장된 페이지가 손실되었을 때, 파일 시스템이 실패하게 되는 안정성의 문제가 있다. 본 논문에서는 이와 같은 기존 낸드 플래시 메모리 전용 파일 시스템에서의 효율성 문제와 안정성 문제를 해결하기 위한 자기 서술 페이지(Self-Description Page) 기법과 메모리 상의 코어 파일 시스템(In Memory Core File System) 기법을 제안한다. 자기 서술 페이지는 낸드 플래시 메모리 각각의 페이지에 데이터와 그 데이터를 설명할 수 있는 메타 정보를 함께 저장함으로써 하나의 페이지가 그 페이지를 완전히 서술할 수 있는 페이지로 어떤 페이지들이 실패하더라도 그 페이지의 정보만 소실할 뿐, 전체 파일 시스템은 실패하지 않는다. 메모리 상의 코어 파일 시스템은 마운트 시 메모리 상에 구성된 파일 시스템의 메타 정보와 파일의 메타 정보를 언마운트 시까지 메모리 상에만 존재하도록 하는 시스템 정책으로써, 파일 I/O 연산 시 파일 메타 정보를 갱신하는 오버헤드를 제거한다. 이 기법을 적용하여 개발한 SDFS (Self-Description File System)는 낸드 플래시 메모리 페이지들이 실패해도 파일 시스템을 복구할 수 있으며, YAFFS2보다 쓰기와 읽기 성능을 각각 36%, 15% 향상시켰고 마운트 속도를 최대 1/20까지 단축시켰다. Conventional file systems for harddisk drive can not be applied to NAND flash memory, because the physical characteristics of NAND flash memory differs from those of harddisk drive. To address this problem, JFFS and JFFS2 provided by Linux kernel and YAFFS and YAFFS2 developed by Alpha have been used widely as NAND-based flash memory based systems. Various file systems with better reliability and efficiency have also been developed recently. However, these file systems have inherent overheads for updating pages in file's meta-data, because these file systems have save file's meta-data and data separately. This cause very expensive update cost. Futhermore, these file systems have a critical reliability problem: file systems fail when either a page in meta-data of a file system or a file itself fails. In this thesis, we propose a self-description page scheme and In Memory Core File System scheme to address these efficiency and reliability problems. A self-description page is a page within NAND flash memory that can describe itself by saving file's data and meta-data together which can describe file's data to each page. This make it possible that even though some pages fail, the file system never fails except losing some data from failed pages. In Memory Core File System is a policy that file system's and file's meta-data structured in RAM at the mount time reside in RAM until unmount time, which eliminates overheads of updating meta-data at the operation time of file I/O. SDFS(Self-Description File System) can be recovered, although some pages fail, and improves write and read performance by 36% and 15%, respectively, and reduces mounting time by 1/20 compared with YAFFS2.

IP-멀티캐스팅과 트랜스코딩을 활용한 끊김 없는 N-스크린 스위칭 기법

양첸 중앙대학교 대학원 2015 국내석사

최근 다양한 스마트 디바이스를 이용한 N-스크린 기술이 등장하고 있다. 하지만 기존 N-스크린 기술에서는 디바이스 간 화면 전환 시에 지연시간이 발생해 끊김 없는 콘텐츠 제공에 한계가 있었다. 본 논문에는 다양한 디바이스에 적합한 포맷과 화질로 변환하기 위해 Intel Quick Sync Video를 이용한 트랜스코더 및 RTSP를 지원하는 N-스크린 서버를 제안한다. 또한, 디바이스 간의 끊김 없는 화면 전환을 위해 N-스크린 서버와 화면 전환 대상 디바이스로 구성된 네트워크 상에서 트래픽을 줄이는 IP-멀티캐스팅 기반 N-스크린 스위칭 기법을 제안한다. 제안한 기법에서는 집 안에 설치된 센서들을 이용하여 사용자의 위치를 판단하고, IP-멀티캐스팅 기반으로 같은 해상도를 가진 디바이스들이IP-멀티캐스트 그룹을 형성하며, N-스크린 서버에서는 SD, HD, Full-HD해상도로 사용자가 시청하고 있는 콘텐츠를 트랜스코딩한 후 형성된 각각의 IP-멀티캐스트 그룹으로 트랜스코딩된 콘텐츠를 전송한다. 본 논문은 성능평가를 통해 제안한 N-스크린 서버 및 IP-멀티캐스팅을 통한 끊김 없는 화면 전환 기법과 기존의 MD-SSO(Multi-device Single Sign On) 시스템을 비교하여 디바이스간의 화면 전환 시 발생하는 지연시간이 40% 정도 줄어들었음을 보였다. 이 결과를 통해N-스크린 서비스는 어플리케이션 계층의 노력뿐만 아니라 기존에 제공하는 TCP/IP 계층의 기술(IGMP)을 이용한 새로운 발전 방향을 제시한다. Recently, the N-Screen service has been developed with the appearance of various smart devices. However, there are restrictions and limitations with providing adaptive resolution contents among different smart devices. This thesis proposed an architecture of N-Screen server that supports RTSP and includes the transcoder using the Intel Quick Sync video to transcode contents for adapting a variety of smart devices. In addition, we propose an IP-Multicasting based N-Screen switching scheme to reduce network traffic between N-Screen server and smart devices for switching screen seamlessly. This thesis determines the location of the user using the sensor installed in the house, and forms the devices with a same resolution into an IP-multicast group. And then the N- screen server transcodes the content that the user watching into SD, HD, Full-HD resolution and sends the transcoded contents in each of the IP-multicast group. This thesis demonstrates about 40% decrease of the latency time in screen switching through performance evaluation, comparing the MD-SSO system with N-Screen server based IP-multicasting for seamless screen switching. Through the performance result, this thesis demonstrate a new development direction of N-Screen service using IGMP at TCP/IP layer as well as application layer.

스마트 홈을 위한 오류 진단 지식 생성 시뮬레이터

이현철 중앙대학교 대학원 2008 국내석사

Smart home will improve the quality of life by providing services actively that are adequate on a user’s situation in household, entertainment, etc. If smart home cannot guarantee the reliability up to the level expected by a user, it is almost impossible for smart home to be adopted due to enterprise’s spending on maintenance. Because smart home consists of various devices, complex software and various network technologies, it is not easy to guarantee the reliability. So we need a method that diagnoses and recovers smart home’s fault. Previous researches cannot deal with various types of faults. A fault may occur from conflicted commands for an identical component and relations among commanded components other than software and devices faults. These types of faults can be identified with fault detection and diagnosis knowledge. It is difficult for a person to generate fault diagnosis knowledge or to acquire that by setting a real smart home. This thesis designs and implements FOSIM(Fault diagnOsis knowledge SIMulator) that generates fault diagnosis knowledge through smart home simulation. The Simulator consists of SOSIM(Smart hOme SIMulator) and FOGEN(Fault diagnOsis knowledge GENerator). SOSIM simulates smart home for generating meaningful knowledge. We select necessary components for smart home such as devices, services, environments and model those using Entities. We classify theses components into environment layer, device layer, service layer and simulate components and their relationships. FOGEN generates fault diagnosis knowledge using contexts generated by Context Generator. It finds fault symptom according to fault detection knowledge and contexts, identifies reasons of faults from contexts using dependant relationships among devices, and generates the fault diagnosis knowledge. We verified fault diagnosis rules generated by FOSIM. The longer FOSIM was executed, the more fault diagnosis rules were accurate. Smart home can diagnosis various faults using fault diagnosis rules. 스마트 홈은 다양한 분야에서 사용자가 처한 상황에 적합한 서비스를 능동적으로 제공하여 삶의 질을 향상 시킬 것이다. 하지만 스마트 홈이 사용자가 기대하는 수준의 신뢰성을 보장하지 못한다면 기업은 제품의 사후 관리를 위해서 많은 비용을 지불해야 함에 따라 스마트 홈의 상용화는 쉽지 않을 것이다. 하지만 스마트 홈은 다양한 장치, 복잡한 소프트웨어, 다양한 기술의 댁내 망으로 구성되기 때문에 신뢰성을 보장하는 것은 쉽지 않다. 이에 대한 해결책으로서 스마트 홈에 오류가 발생 했을 시에 원인을 찾고 오류를 복구하는 방법에 대한 연구가 필요하다. 기존 연구는 스마트 홈에서 발생할 수 있는 다양한 유형의 오류에 대처하지 못한다. 스마트 홈의 오류는 소프트웨어나 장치의 고장 외에 여러 사용자나 서비스가 동일한 장치에 내린 상충되는 명령이나, 장치 사이의 연관관계 때문에 발생 할 수 있다. 이러한 유형의 오류는 오류 탐지 지식과 오류 진단 지식을 이용하여 해결할 수 있다. 하지만 오류 진단 지식을 사람이 작성하거나 스마트 홈을 실제로 구축하여 생성하는 것은 쉽지 않기 때문에 본 논문은 스마트 홈 시뮬레이션을 통해 이러한 지식을 생성할 수 있는 도구인 FOSIM(Fault diagnOsis knowledge SIMulator)을 설계하고 구현한다. FOSIM은 SOSIM(Smart Home SIMulator)과 FOGEN(Fault diagnOsis knowledge GENerator)으로 구성된다. SOSIM은 스마트 홈을 시뮬레이션 하면서 컨텍스트를 생성한다. SOSIM은 스마트 홈의 구성요소 중에서 장치, 서비스, 환경, 그리고 사용자를 필수 구성요소를 선택하고 엔티티를 이용하여 구성요소를 모델링 한다. 그리고 구성요소를 환경, 기기, 서비스 등 3가지 계층으로 분류하여 구성요소 간의 관계를 시뮬레이션 한다. FOGEN은 컨텍스트를 이용하여 오류 진단 지식을 생성한다. FOGEN은 오류 탐지 지식과 컨텍스트를 이용하여 오류 증상을 찾고, 컨텍스트 중에서 오류 원인을 찾아 오류 진단 지식을 생성한다. FOSIM을 테스트하여 오류 진단 지식을 생성하고 결과를 검증했다. FOSIM의 실행 시간이 길어지면 오류 진단 지식은 정확해졌다. 스마트 홈은 오류 진단 지식을 이용하여 다양한 오류에 대처할 수 있다.

무선 네트워크에서 멀티미디어 서비스를 위한 AP 선정 기법

왕위빈 중앙대학교 대학원 2010 국내석사

최근 무선 랜(WLAN) 기술이 사용자에게 편리성과 유연성을 제공함에 따라 이에 대한 관심이 증가하고 있다. WLAN 애플리케이션의 예는 웹 접근과 같은 표준화된 인터넷 서비스에서부터 멀티미디어 비디오 및 음성 서비스와 같이 매우 엄격한 지연시간/처리율이 요구된다. 그래서 WLAN의 효율을 높이기 위해 액서스 포인트들(APs)간 트래픽의 공정하고 효율적인 부하의 분산이 중요한 문제가 된다. 본 논문에서는 보다 나은 로드 밸런스를 달성하고, 네트워크 리소스 사용률을 증가시키기 위해 AP 선정 기법을 제안한다. 이러한 기법은 부하 측정과 AP 선정의 주요 파라미터로서 활성화 검사 패턴과 네트워크 지연을 사용한다. 또한, 상향링크/하향링크 지연을 관찰함으로써 AP 트래픽 부하를 예측하고, 로드 밸런스를 통해 링크 자원의 효율성을 극대화 하기 위해 예측 결과를 사용한다. 제안하는 기법은 Network Simulation-2를 이용하여 SNR (신호 대 잡음비) 기법과 비교하였다. 제안한 기법은 전체 네트워크의 처리율이 12.5% 향상된 것으로 나타났고, 상향링크/하향링크 지연 시간은 36.84%, 60.42%씩 감소 되었다. 또한 제안한 기법은 전체 네트워크 처리율을 증가시켰으며, 비디오와 음성 서비스를 우수한 품질로 제공하면서 상향링크/하향링크의 지연 시간을 감소 시킴을 확인하였다. Recently, there has been a growing interest in the use of WLAN technology due to its easy deployment, flexibility and so on. Examples of WLAN applications range from standard internet services such as Web access to real-time services with strict latency/throughput requirements such as multimedia video and voice over IP on wireless network environments. Fair and efficient distribution of the traffic loads among Access Points (APs) has become an important issue for improved utilization of WLAN. This thesis focuses on an AP selection scheme for achieving better load balance, and hence increasing network resource utilization for each user on wireless network environments. This scheme makes use of active scan patterns and the network delay as main parameters of load measurement and AP selection. This scheme attempts to estimate the AP traffic loads by observing the up/down delay and utilize the results to maximize the link resource efficiency through load balancing. We compared the proposed scheme with the original SNR-based scheme using the Network Simulation–2. We found that the proposed scheme improves the throughput by 12.5% and lower the network up/down link delay by 36.84% and 60.42%, respectively. All in all, the new scheme can significantly increase overall network throughput and reduce up/down delay while providing excellent quality for voice and video services.

IoT 환경에서 끊김 없는 N-스크린 서비스를 위한 상황인지 기반 화면 전환 기법

김혜림 중앙대학교 대학원 2015 국내석사

Many technical schemes have been investigated for N-Screen services that provide seamlessly of contents the user requests from various nearby smart devices. Existing N-Screen services have such limitations such that the user’s intervention is required, that the service is disconnected intermittently while streaming, and that the quality of sound and video tends to be poor. Our proposed conversion scheme based on context awareness provides seamless N-Screen services without user’s explicit request through following processes: First, after identifying smart devices with strong possibility of screen switching among it’s adjacent devices this scheme request contents server to pre-fetch a portion of content and transmit it to selected smart devices streaming data smart device receives pre-fetching contents. This prefetching makes it possible to provide seamless screen switching service based on context awareness when the user actually moves at one of them. According to our performance evaluation, the average delay for screen switching is approximately 480msec, which is sufficiently short for provisioning of seamless multimedia streaming service. the multimedia streaming service is seamlessly provided. Our proposed screen switching scheme based on context-awareness is expected to realize the society that facilitates user’s life and lead the implementation of IoT environment. Furthermore it can increase the number of users who are willing to pay for the contents and contribute to mature the relevant advertising industry since people can enjoy the contents anywhere and anytime. 사용자 주변의 다양한 스마트 장치에 사용자가 원하는 콘텐츠가 끊김 없이 제공되는 N-스크린 서비스들이 연구되고 있다. 기존에 제공 중인 N-스크린 서비스는 사용자의 수동적인 조작이 필요하고, 콘텐츠 스트리밍이 원활히 이루어지지 않아 콘텐츠가 중간에 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 사용자의 명시적인 요청 없이도 여러 센서와 스마트 장치들을 통해 수집된 상황인지 정보를 통해 사용자 주변에서 화면전환 가능성이 높은 스마트 장치를 파악한 다음, 해당 스마트 장치에 콘텐츠를 프리패치 함으로써, 실제로 특정 스마트 장치로 사용자가 이동하였을 때, 끊김 없는 N-스크린 서비스를 제공해 주기 위한 상황인지 기반 화면 전환 기법을 제안하였다. 평가 결과에 의하면 화면 전환 시 평균 지연시간이 480msec 정도였으며, 이를 통해 끊김 없이 멀티미디어 스트리밍 서비스가 제공됨을 알 수 있었다. 본 연구에서 제안한 상황인지 기반의 화면 전환 기법은 IoT 환경에서 사용자의 생활을 편리하게 만드는 사회를 실현할 수 있게 하며, 더 나아가 IoT 환경의 활성화를 선도할 수 있다. 또한, 사용자들이 언제, 어디서든 콘텐츠를 이용할 수 있어 유료 콘텐츠 소비율 증가 및 이에 기반을 둔 광고 산업 발전에 기여할 수 있다.

상황인지 서비스 제공을 위한 홈네트워크 기반 상황 정보 관리 프레임워크

이대준 중앙대학교 대학원 2008 국내석사

유비쿼터스 환경이 도래함에 따라 홈네트워크에서 생성되는 다양한 Context를 활용하고 이에 적합한 서비스를 제공하는 것에 대한 연구가 진행되고 있다. 기존의 시스템은 한정된 상황과 디바이스를 통해서 상황을 파악하였다. 또한, 생성된 Context를 이용하여 사용자의 의도를 파악하는 방법에 대한 연구는 부족하였다. 본 논문은 홈네트워크 환경에서 생성되는 Context을 통한 상황인지에 대하여 고찰하고, 사용자 행동 패턴을 통한 Context-aware 서비스를 제공하기 위한 구조를 제안한다. 본 논문에서 제안한 상황 정보 관리 프레임워크는 홈네트워크에서 Context를 활용하여 패턴, Conflict, Fault등의 댁내 상황을 분석하는 일련의 과정을 제안한다. 댁내 구성 요소인 디바이스, 서비스, 사용자가 생산하는 Context를 통합하여 현재 상황을 파악한다. 그리고 사용자의 행동 패턴을 분석한다. 그리고 현재 상황을 파악하여 적합한 정보를 알려준다. Rule 기반의 Context 통합을 하기 때문에 새로운 장치가 추가되거나 환경이 변화될 때 확장성과 유연성을 제공한다. 그리고 사용자의 행동 패턴을 생성하고 실시간으로 생성되는 상황에서 패턴과의 유사도를 측정하고 저장한다. 마지막으로 본 논문은 제안한 구조를 테스트 하기 위해, 댁내 환경을 고려하여 Context를 생성할 수 있는 에뮬레이터를 구현하였다. 실제 댁내에서 발생할 수 있는 정보를 수집하기 어렵기 때문에 배치파일을 이용한 동작의 결과로 Context를 생성한다. 시각화 도구를 통해 상황 정보 관리 프레임워크가 수행됨을 확인할 수 있었다. 향후에는 패턴을 찾는 알고리즘의 성능을 향상시키는 연구가 필요하다. 또한 상황 정보를 바탕으로 고장의 발생을 예측하고 미리 처리할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다. Recently, there has been much progress in many researches which offer proper context-aware services for home network. Conventional systems, however, have focused on situations with limited environment and devices as well. Furthermore, the researches have been limited with respect to user-oriented context awareness. This thesis not only surveys an environment of generated contexts on home network but also proposes a Home Network-based Context Management Framework in order to provide context-aware services. The framework deals with a process of services such as pattern, conflict and fault. The framework also identifies the situation using context created by devices, services and users. In addition, the framework can analyze behavior patterns of users as well as provide services suitable for user’s requirements. The framework is useful for identifying the situations that may occur at home; it discovers troubles of devices by detecting faults or conflicts as well. Furthermore, it generate data that are used identity the causes of troubles through behavior patterns of users. We confirm the patterns, faults, conflicts and DB table are created by feature though a visualization tool. We implement an emulator so that the suggested framework needs to be verified concerning to the home network environment. The experiment proved that the situation was able to identify using the context and found behavior patterns of user. In the future, we need to improve the performance of pattern searching algorithm and to predict the occurrence of troubles. In addition to, it is going to be needed to remove their causes rather than just identifying the causes of troubles.