IoT 멀티 인터페이스 시스템의 부하 분산을 위한 결정 모델 설계
Design of a Decision Model for Load Balancing in IoT multi-interface System
초록/요약
최근 Wi-Fi, LTE 기술 외에도 LPWA(Low Power Wide Area) 기술이 IoT 시스템에서 저전력 장거리 기술로 각광받고있다. 이렇듯 다양한 무선 통신 네트워크 기술이 나타나면서 이제는 여러 인터페이스를 통합하여 IoT 시스템을 사용할 수 있어야 한다. 하지만 기존의 연구들은 하나의 인터페이스를 사용한 시스템 구축 혹은 Wi-Fi나 LTE 기술의 공존 위주로 연구가 진행되어왔다. 따라서 본 논문에서는 Wi-Fi 인터페이스 외에도, LPWA 기술인 LoRaWAN과 NB-IoT 기반의 인터페이스, 또한 기존의 LTE보다 저전력 특성을 가진 LTE-M 인터페이스를 모두 사용하여 하나로 통합할 수 있는 Universal 브로커를 설계 및 구축하였다. 또한, 구축된 테스트베드를 바탕으로 각각의 인터페이스의 하나의 패킷을 주고받는 데에 소모되는 전력량과 시간을 측정하여 다양한 인터페이스 중 하나의 인터페이스를 선택하는 결정 모델을 정의한다. 그 후, 난수 시뮬레이션을 통해 본 모델을 사용하였을 때 각 인터페이스에 부하를 적절하게 분산시킬 수 있는지 확인한다.
more초록/요약
Recently, not just Wi-Fi and LTE but LPWA (Low Power Wide Area) are being spotlighted in the IoT system as low-power long-distance technology. As a variety of wireless communication network technologies are appearing, now several interfaces should be integrated in order to use the IoT system. Advanced research, however, was mainly focused on either building up a system using a single interface or the coexistence of Wi-Fi or LTE. Therefore, this study has designed and built up a universal broker that can use not just the Wi-Fi interface but LoRaWAN interface that is LPWA technology, the NB-IoT interface that is also LPWA technology, and the LTE-M interface characterized as lower power than previous LTE and integrate them into a single interface. Also, based on the test bed established, we have measured the power of each interface consumed and time needed to exchange a packet, defined a decision model to select an interface out of many. Then, we go through random number simulation to confirm if the load is appropriately distributed to each interface by adopting the model.
more목차
제1장 서론 1
제2장 관련 연구 2
제1절 IoT 시스템에 적용된 다양한 프로토콜 연구 2
제2절 IoT 통신 기술 비교 연구 2
제3절 시스템 Load Balancing 연구 3
제3장 IoT 무선 통신 기술 4
제1절 Wi-Fi 4
제2절 LoRaWAN 5
제3절 LTE-M 6
제4절 NB-IoT 7
제4장 MQTT를 활용한 테스트베드 설계 및 개발 8
제1절 TCP/IP 기반 MQTT 구조 8
제2절 Wi-Fi 기반 테스트베드 설계 및 개발 10
제3절 LoRaWAN 기반 테스트베드 설계 및 개발 11
1. LoRaWAN end node 구성 11
2. LoRaWAN 게이트웨이 구성 12
3. LoRaWAN 서버 구성 14
4. LoRaWAN 테스트베드 작동 원리 16
제4절 LTE-M 기반 테스트베드 설계 및 개발 17
제5절 NB-IoT 기반 테스트베드 설계 및 개발 18
1. NB-IoT end node 구성 18
2. NB-IoT 게이트웨이 구성 20
3. NB-IoT 테스트베드 작동 원리 20
제5장 결정/부하 분산 모델 구축 및 실험 22
제1절 실험 시나리오 22
제2절 데이터 수집 및 결정 모델 구축 24
1. 전력 소모량/지연 시간 측정 24
2. 부하 분산을 위한 결정 모델 설계 30
제3절 시뮬레이션 실험 결과 34
제6장 결론 40
참고 문헌 41
