Position Tracking For Limited Environment In GPS Manner Using Pseudo Satellites

RYU, Inho 고려대학교 융합소프트웨어전문대학원 2011 국내석사

Location-Based Service (LBS) are recently one of the most interesting fields with explosive spreading of smart phones and Mobile Internet Device (MID). In addition to LBS, various applications based on position information given by mobile devices are drawing public attention and are actively researched, but there are still big limitations for accuracy, interval, and more. In this paper, we assume sports match situation as limited environment, for example, a soccer match has a fixed pitch, and fixed number of players, referees and the ball. Such definite number of objects, time period, and space give a lot of room for sophisticated position tracking. This paper consists of two parts. Firstly, we survey positioning principles and classify them. Through them, we propose a new scheme for localization with high-accuracy and short-interval. This is supported by Differential Global Positioning System (DGPS) and Wireless Sensor Network (WSN) to be utilized with small devices, but high performance. Secondly, the rest of the paper, we try to use least data to track position. On Network Simulator 2 (NS2), position tracking with small size of Time Difference Of Arrival is carried on.

개발운영조직 통합관리(DevOps) 프로세스 연구

이은정 高麗大學校 融合소프트웨어專門大學院 2015 국내석사

지금의 SW중심의 사회는 SW가 구동되는 체계를 효율적이고 체계적으로 유지보수 하는 것을 필수로 한다. SW가 제어하는 현실에서 효율적이고 정확한 유지보수가 이뤄지지 않을 경우, 체계 자체의 문제뿐만 아니라 인명과 재산의 피해 등 여러 가지 2차 피해가 발생할 가능성이 높다. 이와 관련하여 본 연구에서는 개발운영조직 통합관리(DevOps) 방법론을 적용한 유지보수 프로세스를 제안하고자 한다. 특히 의료나 국방 분야에서 사용하는 체계처럼 사용자가 특정 전문가 집단으로 한정되고, 그 분야의 전문지식을 바탕으로 구현되는 체계(본 연구에서는 특수임무 수행체계라고 정의함.)에 적합한 유지보수 프로세스로 그 범위를 한정하여 연구를 진행하였다. 특수임무 수행체계는 특성상 요구사항을 분석하고 체계를 구현하는데 개발자와 운영자의 능력으로 한계가 있다. 왜냐하면 전문지식이 체계에 녹아들다 보니 요구사항을 분석하여 정제하는 과정에 그 분야의 전문가인 사용자의 참여 없이는 정확한 요구사항을 도출하기 힘들기 때문이다. 또한 기술을 적용하여 체계에 반영 한 이후, 의도한 대로 구현되었는지 검증 및 확인하는 과정에서도 사용자의 참여가 필요하다. 특수임무 수행체계는 특정 사용자를 위해 만들어진 체계이기 때문에 개발자와 운영자 관점의 검증 및 확인과정만 수행하는 것 보다는 사용자까지 참여한 검증 및 확인과정으로 보다 높은 정확성을 확보해야 한다. 정확성 높은 체계 유지보수 활동은 부정확한 요구사항 분석으로 인한 추가 요구사항의 발생을 감소시켜, 체계의 품질향상은 물론 위험(Risk)요소까지 줄이는 결과로 이어진다. 특수임무 수행체계를 운영하고 있는 A국가기관을 대상으로 설문조사한 결과를 통해 본 연구의 타당성을 검증하였다. 따라서 개발자, 운영자, 그리고 사용자가 함께 원활한 의사소통을 바탕으로 협업하는 방안을 도출하기 위해 참여주체를 사용자까지 확대한 개발운영조직 통합관리(DevOps) 개념을 도출하였고, 본 연구에서는 이를 E-DevOps (Expanded DevOps)라고 정의하였다. E-DevOps를 기반으로 특수임무 수행체계에 적합한 유지보수 프로세스를 만들고자 CMMI-Dev와 ITIL V3의 프로세스를 통합하였다. 이 두 가지 프로세스를 통합한 이유는 특수임무 수행체계의 유지보수는 앞서 언급한 체계 자체의 특수성으로 인해, 개발과 운영의 두 가지 분야 모두에 초점을 맞춘 프레임워크가 필요하지만, 현재 두 분야를 아우르는 프로세스가 존재하지 않기 때문이다. CMMI-Dev은 체계개발에 초점을 맞추어 모범사례(Best Practice)와 지침을 제공하지만, 서비스 제공과 관련된 프로세스는 없다. 제품을 통합하고 확인하는 것으로 CMMI-Dev의 프로세스가 종료되어 버린다. 반대로 ITIL-V3는 서비스 제공 중심의 프로세스로 사용자에게 신속하고 정확한 서비스를 제공하기 위한 모범사례(Best Practice)와 지침을 제공한다. 이렇게 개발과 운영 각 분야에 특화된 CMMI-Dev와 ITIL V3의 프로세스를 통합함으로서 각 분야의 장점을 특화시키고자 하였으며, 통합된 새로운 형태의 유지보수 프로세스를 DCI 프로세스라 정의하였다. DCI 프로세스는 CMMI-Dev의 엔지니어링 프로세스와 ITIL V3의 IT 서비스 운영 프로세스를 결합한 프레임에 ITIL V3의 서비스 전환과 서비스 운영 단계에서 제시한 세부 프로세스를 각 단계에 넣음으로써 개발과 운영이 요구사항을 분석하는 단계부터 협업할 수 있도록 하였다. 또한 특수임무 수행체계의 특성을 반영하여 사용자가 요구사항 개발부터 검증/확인 단계까지 참여함으로써 개발자와 운영자가 간과할 수 있는 부분을 최소화 할 수 있도록 하였다. E-DevOps를 기반으로 제시한 DCI 프로세스는 개발, 운영, 품질관리, 그리고 사용자가 참여한 유지보수 프로세스로 특수임무 수행체계에 적용하는 것을 목표로 제안하였다. A국가기관의 설문조사를 근거로 DCI 프로세스의 타당성을 검토하였지만, 실제 조직에 적용해 보는 과정이 필요할 것으로 판단된다. 실제로 적용해 본 후, 미흡사항이나 발전사항을 식별하여 프로세스를 발전시키기 위한 추가 연구가 필요하다.

UPPAAL을 이용한 VANET환경에서 안전 메시지 정형검증 방법 연구

임지훈 高麗大學校 融合소프트웨어專門大學院 2015 국내석사

해마다 도로의 차량이 증가함에 따라 교통사고 및 차량 안전에 관련한 지능형 교통 시스템(Intelligent Traffic System, ITS)의 발전이 비약적으로 성장하였다. 본 논문은 지능형 교통 시스템을 지원하는 VANET 환경에서 IEEE 802.11p 기반의 WAVE 통신 시스템 사용을 위한 기존의 IEEE 802.11 표준 통신 프로토콜의 구조 및 동작을 분석하고 VANET 환경을 고려하여 모델링한다. 본 논문의 주요 연구내용은 IEEE 802.11 표준 DCF 방식의 CSMA/CA 프로토콜의 모델링을 분석하여 VANET 환경에 맞춰 수정하고 간소화하여 모델링한다. 그리고 WAVE로 잘 알려진 IEEE 802.11p의 Control Channel(CCH)을 이용하여 차량 안전에 필요한 안전 메시지 전송을 위해 안전 애플리케이션 성능 분석 자료를 토대로 모델링하고 송신 된 메시지가 지정해 놓은 사양에 맞춰 수신이 이뤄지는 것을 확인한다. 또한 기존의 통신 프로토콜의 수정을 표준으로 맞춰가기 위해 수학적 접근 방식을 이용한 정형검증을 한다. 실시간 속성을 표현 할 수 있는 정형 검증 프로그램인 UPPAAL을 사용하여 패킷 전송의 안전성을 검증한다.

PathSavanna:Xen 기반의 GPGPU를 이용한 packet routing

박근영 高麗大學校 融合소프트웨어專門大學院 2015 국내석사

인터넷에 대한 연구가 진행되면서 관리가 쉽고 여러 환경에 따라 수정할 수 있는 유연한 구조의 인터넷 환경이 필요하게 되었다. 유연한 구조의 인터넷 구축을 위해 소프트웨어 기반의 라우터 연구가 활발하게 발생하였다. 연구의 방향은 RouteBricks나 Netmap과 같이 소프트웨어 라우터의 성능에 집중한 연구와 소프트웨어 라우터에 확장성을 더하기 위해 소프트웨어 라우터를 가상화하려는 연구로 나뉜다. 하지만 소프트웨어 라우터가 가상화된다 하더라도 소프트웨어 라우터 자체의 성능적인 약점이 사라지지 않기 때문에 가상 라우터의 성능을 개선하기 위한 연구도 필요하다. GPU route는 소프트웨어 라우터의 낮은 성능을 개선하기 위해 packet을 routing을 GPU로 병렬 처리하는 일련의 과정을 뜻하고 현재 관련된 연구들이 진행되고 있다. 하지만 이러한 연구들이 native 환경에서의 연구거나 성능을 평가할 때 실제 packet을 처리하는 것이 아니라 단순한 IP 정보만 가지고 시뮬레이션 하는 것이 대부분이라 기존의 연구로는 GPU routing이 가상 라우터에서 어떤 효과를 보일지를 예측하기 어렵다. 본 논문에서는 가상 라우터에서의 GPU routing의 영향을 알아보기 위해 GPU를 가상화 하는 Savanna와 가상 라우터 Pathfinder를 조합하여 GPU routing 기술을 가상화 환경에 구현하고 실제 packet이 전송되는 네트워크 환경에서의 실험을 통해 성능을 평가한다.

Xen 하이퍼바이저 기반의 가상 라우터를 위한 성능 연구

안창진 高麗大學校 融合소프트웨어專門大學院 2014 국내석사

다양한 웹 서비스의 출현과 네트워크 단말 수의 증가는 인터넷 환경을 변화시키고 있다. 네트워크 가상화는 이러한 변화에 대처하기 위한 미래 인터넷의 중요한 기술이 되고 있다. 하나의 물리적 자원 아래 다양한 종류의 가상 네트워크들이 논리적으로 구성되면서 생성/관리에 드는 비용이 줄어들고, 유연성과 확장성 측면에서 장점이 된다. 가상 라우터는 이러한 가상 네트워크 환경을 구성하기 위한 매우 중요한 요소 중 하나이다. 특히 최근 연구되고 있는 시스템 가상화 기반의 가상 라우터는 고성능 PC를 기반으로 다수의 가상 라우터에게 독립된 기능과 성능을 제공하고 있다. 하지만, 소프트웨어 기반의 가상 라우터는 여전히 성능이 중요한 문제로 남아 있고, 특히 가상화 환경은 메모리의 변환, I/O 접근 등에서 기존 환경에 비해 불리한 점이 많다. 따라서 가상 라우터의 성능 분석과 향상 연구를 통해 향후 가상 라우터의 성능을 위한 효과적인 하드웨어, 소프트웨어적 설계 기반을 제시하고자 한다. 본 논문에서는 플로우 당 10Gbps 대역폭의 가상 라우터를 Xen 하이퍼바이저의 반가상화 가상머신에 구축한다. SR-IOV를 이용해서 I/O에서 발생할 수 있는 가상화 오버헤드를 극복하고, 가상 라우터가 올라가는 고성능 PC의 구조를 분석해서 최적화된 네트워크 연결을 구성한다. 그리고 라우팅을 수행하면서 Xenoprof를 이용해 CPU 워크로드와 메모리가 성능에 미치는 영향을 분석하고, 소켓 버퍼 재사용, 멀티 코어, 배치 기법을 통해 최종 가상 라우터 성능을 약 6.8Mpps까지 상승 시킨다. 또한, 멀티 플로우 가상 라우터 환경에서 하드웨어가 성능 저하를 일으킬 수 있음을 알아낸다.

가상머신의 메모리 자원 확보를 위한 스왑 페이지의 압축과 공유

윤종희 高麗大學校 融合소프트웨어專門大學院 2014 국내석사

단일 하드웨어 자원을 다수의 가상머신이 공유하는 가상화 기술이 널리 사용되고 있다. 최근에는 가상화 기술이 텔레비전, 휴대 전화와 같은 임베디드 기기에도 적용 되고 있다. 어플리케이션의 성능 향상과 보안을 위해서 가상머신은 특정 기능에 최적화된 운영체제와 어플리케이션을 실행시킨다. 하지만 임베디드 기기는 제한된 메모리 자원을 가지고 있기 때문에 가상머신에서 메모리 부족현상이 발생 할 가능성이 높다. 메모리가 부족하게 되면 가상머신은 사용하지 않는 페이지를 하드디스크와 같은 저장매체에 스왑 아웃(swap out)하여 메모리를 확보한다. 그러나 스왑 아웃은 디스크 I/O시 발생하는 오버헤드 때문에 성능저하를 가져온다. 플래쉬 메모리를 스왑 디스크로 사용 할 수도 있지만 플래쉬 메모리의 수명이 단축되고 re-write의 속도가 느리기 때문에 스와핑(swapping)에 적합하지 않다. 따라서 메모리가 부족한 임베디드 기기에 가상화 기술이 적용되었을 때 시스템의 성능 저하 없이 메모리를 확보 할 수 있는 방안이 필요하다. 이에 본 논문은 스왑 아웃이 발생하면 저장매체 대신 가상머신의 메모리에 스왑 페이지를 저장하여 디스크 I/O에 대한 오버헤드를 제거하고, 메모리 공간을 확보하기 위해서 스왑 페이지를 메모리에 저장할 때 페이지를 압축하고 다수의 가상머신이 스왑 페이지를 공유하는 기법을 제안 한다.

VMware, XEN, KVM 하이퍼바이저에서의 병렬프로그램 성능 비교

김범준 高麗大學校 融合소프트웨어專門大學院 2014 국내석사

과학자들은 연구 목적으로 병렬 프로그램을 실행함에 있어서 직접 장비를 사용할 땐, 고정된 컴퓨팅 리소스 때문에 연구의 발전 혹은 복잡성이 증가될 경우 컴퓨팅 리소스가 부족하게 된다. 클라우드 환경에서는 관리의 편의성뿐만 아니라 컴퓨팅 리소스를 무한히 제공해 줄 수 있기 때문에, 과학자들이 클라우드 플랫폼을 이용하는 비중이 증가하고 있다. 클라우드 환경에서는 고급 연산 문제를 클라우드에서 처리하기 위하여 가장 큰 작업(Job)을 MPI를 통해 작은 작업(Job)으로 나누어 여러 가상 머신에 할당하고, 나누어진 작업(Job)을 각 가상 머신에서 OpenMP와 같은 라이브러리를 사용하여 병렬처리를 한다. 따라서 각 가상 머신의 병렬 처리 성능은 큰 작업(Job)의 처리에 영향을 주게 된다. 뿐만 아니라 클라우드 서비스는 사용 시간에 따라 비용이 청구 되므로 수행 시간의 증가는 비용의 증가와 직접적으로 연관되어 있어 매우 중요하다. 가상 머신에서의 병렬 처리 성능에 가장 많이 영향을 준다고 알려진 것은 스케줄러 정책이지만 아직까지 관련 연구나 자료가 부족한 상태이다. 본 연구에서는 대표적인 세 가지 하이퍼바이저에서 병렬 처리 성능을 비교하고, 각 스케줄러의 병렬 처리 수행 특성을 분석하였다. 실험은 병렬 처리 벤치마크 프로그램의 수행 시간을 각 하이퍼바이저에서 측정하였다. OmpP를 이용하여 오버헤드를 측정하고, 스케줄러의 특성을 분석 하였다.

UPPAAL을 이용한 심박수 적응 듀얼 챔버 인공심장 박동기 정형 검증

이선영 高麗大學校 融合소프트웨어專門大學院 2014 국내석사

전자기기에서의 소프트웨어 비중과 복잡도가 점점 늘어나고 있다. 이러한 현상의 일환으로 소프트웨어 자체 오류로 인한 문제 사례가 많이 보고되고 있어 소프트웨어적 결함을 개발과정에서 방지하고 품질을 향상 시켜야 한다는 전 세계적 요구가 확산되고 있다. 특히, 소프트웨어적 결함으로 생명이나 재산상의 큰 손실을 유발하는 경우 소프트웨어 품질 향상과 안전성 보장은 절대적 전제조건이 된다. 이를 위해 세계의 여러 나라는 국제 표준을 만들어 준수하고 있다. 이러한 국제 표준에서 안전성을 보장하는 방법으로 정형기법 사용을 명시하고 있다. 본 논문에서는 위의 사례로 정형기법 커뮤니티에서 선정한 문제 중 하나인 인공심장 박동기의 기본 속성을 정형기법 도구를 이용한 모델링 및 검증을 통해 안전성을 확인한다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 심박수 적응 듀얼 챔버 인공심장 박동기(rate-adaptive dual chamber pacemaker)를 대상으로 하며, 인공심장 박동기의 기본 사항은 인공심장 박동기 과제를 관리하고 있는 McMaster 대학의 SQRL에서 제공하는 보스턴 과학의 표준 사항을 포함한 관련 의학 정보를 기준으로 한다. 인공심장 박동기는 주입 후 인공심장 박동기에 의해 발생할 수 있는 부작용이 존재한다. 현재 의학계에서는 인공심장 박동기 증후군으로 분류하고 있으며, 증후군의 종류는 운영 모드에 따라 다르게 나타난다. 이는 인공심장 박동기의 안전성에 위반되는 사항이므로, 이를 방지해야만 한다. 따라서 이를 미연에 방지하기 위해 현재 인공심장 박동기에는 제조사 마다 각각의 알고리즘을 선택적으로 사용하고 있다. 본 논문에서는 보스턴 과학의 표준 알고리즘을 바탕으로 인공심장 박동기 모델을 확장하고 인공심장 박동기 증후군의 주원인이 되는 상심실성 빈맥의 검출 모델을 포함하여 알고리즘의 정확성을 확인하고 안전성을 보장한다.

Savanna : Xen 기반의 최소 통신을 이용한 GPGPU 가상화 기법

어유경 高麗大學校 融合소프트웨어專門大學院 2014 국내석사

GPGPU는 GPU를 기존의 CPU가 처리하던 일반 연산을 포함한 범용 작업에 이용하여 시스템의 성능을 향상시키려는 시도를 이르는 말이다. 최근 가상화 환경에서 가상 머신간의 GPU 공유를 통한 GPGPU의 시도가 이루어지면서 그 가능성에 대한 기대가 증가하고 있다. 하지만 기존의 GPGPU 가상화 연구는 GPU 공유를 위한 도메인간 통신 및 데이터 전송으로 인한 오버헤드가 GPGPU 가상화를 통해 얻는 이득을 감소시킨다는 문제점을 가지고 있었다. 본 논문에서는 Xen 가상화 환경에서 가상 머신간 GPU를 공유하는 과정에서 이루어지는 도메인간 통신 및 데이터 전송 오버헤드를 최소화하기 위한 방법을 제시한다. 그리고 이를 가상 소프트웨어 라우터에 적용하여 GPGPU로 얻을 수 있는 시스템 성능 향상을 알아본다. 결과적으로 한 번에 처리하는 데이터의 크기가 증가할수록 GPGPU가 CPU를 이용하는 것과 비교하여 성능이 더욱 우수한 것을 확인한다. 또한 처리하는 데이터 크기가 커질수록 데이터 복사로 인한 오버헤드가 크게 증가하여 GPGPU를 통해 얻을 수 있는 순수한 성능 이득이 다소 감소한다는 결론에 도달한다.

Dynamic height field에 대한 효율적인 GPU 기반 전역조명

최주화 高麗大學校 融合소프트웨어專門大學院 2014 국내석사

본 논문은 동적인 하이트 필드 기반의 지오메트리에 대한 근사화된 전역 조명 알고리즘 기법을 제안한다. 정밀한 전역 조명 계산을 전제로 하는 컨벡스 헐 트리(convex hull tree) 알고리즘은 하이트 필드 상의 모든 샘플들에 대한 상호 가시성 정보를 필요로 하는데 이를 도출하기 위한 연산 과정은 전체 성능 결정에 커다란 영향을 미칠 만큼 계산 복잡도가 매우 높다. 이에 우리는 허용 오차를 설정하여 렌더링 결과에 미비한 영향을 미치는 연산 과정을 생략하였다. 더불어 근사화된 전역 조명 결과를 생성하는 렌더링 파이프라인을 구조화 하였다.