스마트 환경을 위한 자율적인 서비스 – 기기 – 공간 협력 기법
An Autonomous Service-Device-Space Collaboration Method for Smart Environment
- 주제(키워드) 공간모델 , SOA , 서비스 모델 , 스마트 환경 , 임베디드 소프트웨어
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이정원
- 발행년도 2013
- 학위수여년월 2013. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000014737
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
스마트 환경에서는 원활한 동작뿐만 아니라 수많은 컴퓨팅 자원들을 물리적으로 관리하고 연동시키는 문제에서부터 어떠한 기능 제공을 통하여 목표를 달성 할지를 나타내는 서비스 모델까지 종합적으로 고려하는 것이 필요하다. 스마트 환경에서는 다양한 문제 도메인에서의 컴퓨팅 목표, 컨텍스트, 그리고 기기가 실시간으로 바뀌기 때문에, 기존의 방법으로는 각 컴퓨팅 자원들의 빈번한 변화를 관리하기 어렵다. 따라서, 기기의 현재 상태를 관리하고, 동적 서비스를 제공 하는 많은 방법들이 연구되어 왔다. 본 연구에서는 추상화된 서비스의 모델링, 서비스 제공을 위한 유연한 공간 개념을 제공하는 공간모델링, 그리고 협력프로토콜 기반의 서비스의 플러그 앤 플레이를 가능하게 하는 시스템을 서비스 지향 구조를 바탕으로 연구하였다. 본 연구는 다음을 포함한다. 첫째, 공간에 제공될 서비스와 기기의 연결을 가용성을 기반으로 제공하는 공간모델을 제안하였다. 각 기기는 자신의 내재능력을 서비스 계층을 가지고 모델링 되어, 서비스의 효과와 바인딩이 가능하다. 이를 지원하기 위하여 공간관리기를 통한 기기 관리 기법과 프로토콜을 개발하였다. 둘째, 효과기반의 추상화된 모델링 계층을 가지는 서비스 모델을 제안하고 임베디드 장치와의 동적 바인딩을 제공한다. 서비스에 기술된 효과를 이용하여 서비스 실행시간의 기기와의 바인딩을 제공한다. 이때 공간관리기 중심으로 관리되던 기기의 효과들과 동적 바인딩이 성립된다. 끝으로 공간모델과 서비스 모델을 지원하는 임베디드 소프트웨어의 설계를 바탕으로 한 서비스 플러그 앤 플레이 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 협력 프로토콜을 바탕으로, 기기의 서비스 배포, 그리고 서비스와 최적 기기의 동적 바인딩, 서비스 실행을 지원한다. 이를 바탕으로 상위의 추상화된 서비스 모델링을 하위의 임베디드 기기에 이르기까지 일원화된 서비스지향 모델링이 가능하게 된다. 제안된 기법을 평가하기 위하여 공간모델에 대하여 동적인 환경의 변화에 따른 기존연구대비 기기 가용성 확인에 걸리는 시간을 시뮬레이션을 통하여 평가하였고, 그 결과 기존의 방법이 가지는 기기의 가용성 평가를 위하여 수행하는 절차를 간소화한 영향에 따른 2~3.2배 가량의 시간 개선이 됨을 확인하였다. 또한 서비스 플러그 앤 플레이 시스템의 협력 프로토콜을 평가하기 위하여 petrinet 모델링을 바탕으로 프로토콜의 무결성과 동시동작성에 대하여 평가하였다. 그 결과 본 논문에서 제시한 공간모델과 서비스모델을 바탕으로 한 서비스 실행, 그리고 기기의 등록 / 철회와 같은 절차와 구성요소간의 동시동작에 대해서 무결함을 확인하였다. 끝으로 홈 도메인을 대상으로 한 서비스 플러그 앤 플레이 구성요소의 배포과정과 사용자 대상의 서비스 제공을 구현과 시나리오 기반 데모를 통하여 가능함을 확인하였다. 본 연구를 통하여 스마트 환경이 내포하고 있는 복잡한 문제를 접근하기 위하여 서비스 모델, 공간 모델, 기기관리기법의 조합을 연구하였다. 빈번한 변화가 존재하는 환경에서의 서비스와 기기의 동적인 바인딩을 제공하기 위하여 기기의 가용성관리, 서비스 제공 시의 동적 서비스 공간 생성, 그리고 효과기반의 서비스 모델링을 통하여 서비스-공간-기기의 자율 협력을 기반으로 한 서비스 제공방법을 제안하였다. 본 논문의 서비스-공간-기기의 자율 협력 기법을 바탕으로 다중 도메인의 서비스, 기기, 그리고 공간에 대한 고려사항, 서비스 제공절차에 대한 실질적 적용이 가능하다.
more목차
1. 서론 1
1.1. 연구 배경 및 문제 기술 1
1.2. 연구 목적 및 방법 4
1.3. 논문 구성 7
2. 관련 연구 8
2.1. 스마트 환경에서의 컴퓨팅 8
2.2. 임베디드 소프트웨어 9
2.2.1. 임베디드 소프트웨어 개발 9
2.2.2. 임베디드 소프트웨어의 배포 11
2.3. 서비스 지향 컴퓨팅 14
2.3.1. 서비스 지향 구조 14
2.3.2. 서비스 지향 임베디드 소프트웨어 15
2.4. 서비스 제공과 공간모델 18
3. 스마트 환경 요구사항 분석 23
3.1. 스마트 환경 구성요소 25
3.1.1. 스마트 스페이스 25
3.1.2. 스마트 서비스 26
3.1.3. 스마트 기기 28
3.2. 스마트 환경 서비스 제공을 위한 요구사항 30
3.3. 공간 모델링 33
3.3.1. 기기의 공간인식 타입 35
3.3.2. 기기 상태 타입 37
3.4. 서비스 모델링 42
4. 서비스 지향 임베디드 소프트웨어 설계 53
4.1. 공간, 서비스 및 기기의 협력관계 모델링 57
4.1.1. 공간 - 기기 관계 60
4.1.2. 서비스- 공간 - 기기 관계 64
4.2. 서비스 – 공간 - 기기 간의 협력 프로토콜 67
4.2.1. 공간 서비스 메시지 67
4.2.2. 공간- 기기 메시지 68
4.2.3. 기기 실행 메시지 70
4.3. 임베디드 서비스의 설계 73
4.3.1. 임베디드 서비스 제작 76
4.3.2. 스마트 기기의 구성 79
4.3.2.1. 스마트 기기의 공간과의 협력관계 설계 79
4.3.2.2. 스마트 기기 구성 설계 81
4.3.2.3. 스마트 기기의 스마트 서비스 바인딩. 84
5. 서비스 플러그 앤 플레이 시스템(SPnP) 개발 85
5.1. 공간관리기 87
5.1.1. 공간관리기 설계 87
5.1.2. 구현 89
5.1.3. 적용 91
5.2. 범용서비스 실행기 94
5.2.1. 범용서비스 실행기 설계 94
5.2.1.1. 서비스 바인딩 94
5.2.1.2. 서비스 바인딩 정보 이식 95
5.2.2. 범용서비스 실행기 구현 96
5.3. 지역컨텍스트 수집기 99
5.3.1. 설계 및 구현 99
5.4. 홈 모바일 제어기 100
5.4.1. 설계 100
5.4.2. 구현 101
5.5. 스마트 서비스의 공간 배포 방법 109
6. 적용 및 평가 112
6.1. 공간모델 평가 112
6.2. Petri Net을 통한 SPnP 서비스 협력 모델 검증 116
6.2.1. 검증을 위한 요구사항 116
6.2.2. SPnP PN 모델 117
6.2.3. Mobile Community Terminal과 홈 서버의 상호작용 120
6.2.4. 홈 서버와 공간관리기의 상호작용 121
6.2.5. 공간관리기와 지역 컨텍스트 수집기의 상호작용 122
6.2.6. 공간관리기와 범용 서비스 실행기의 상호작용 123
6.3. SPnP 동작 및 분석 124
6.3.1. 공간인식 124
6.3.2. 신규 기기 유입 125
6.3.3. 기기의 공간이동의 모습 126
6.3.4. 기기 관리 및 추천 127
7. 결론 및 향후 연구과제 129
참고문헌 131
별첨자료 138
