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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정광수
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 광운대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수12
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정보 통신 기술 (ICT)이 농업과 접목된 스마트팜은 시설원예를 중심으로
최근 많이 확산되어 왔다. 축사를 위한 스마트 팜, 곧 스마트 축사는 농업의
스마트 팜과 마찬가지로 ICT가 축사에 적용된 것으로, 대부분이 클라우드 컴
퓨팅 패러다임에 기반하고 있다. 클라우드 기반 스마트 축사에서는, 축사의
모든 정보가 사물인터넷 (IoT) 센서를 통하여 수집되고, 해당 정보는 인터넷
망을 통하여 클라우드 서버로 집중된다. 모든 연산 처리, 데이터 보존 및 관
리, 사용자 서비스 등이 클라우드로 집중되는 이러한 방식은 데이터의 일괄
적인 관리나, Identification과 같은 사용자 통합적 성격의 서비스 등에 유리
하지만, 응답 시간 증가, IoT 센서 증가에 따른 클라우드의 자원 부담, 망의
트래픽 부담과 같은 단점이 있다. 또한 정전 등의 IoT 디바이스 장애 상황
발생시, 현재의 스마트 축사는 인접한 IoT 디바이스와의 협업을 통한 장애
회복 메커니즘은 거의 없는 실정이다.
본 논문에서는 이러한 문제점들에 착안하여, 에지 컴퓨팅 기반 IoT 협업
시스템을 제안한다. 에지 디바이스의 비교적 제한적인 컴퓨팅 자원을 활용하
여 클라우드의 웹 서버 기능을 분담함으써 클라우드에 필요한 자원을 절감하
는 동시에, 사용자 요청에 대한 응답 시간을 개선하고자 한다. 또한
heartbeat 기반 장애 회복 메커니즘을 통하여, IoT 디바이스의 장애를 감지하
고 그에 따른 적절한 조치를 하도록 하였다.
제안된 시스템 평가하기 위해서 Raspberry Pi 3를 활용하여 에지 기반 협
업 시스템을 구현하였고, 기존 방식인 클라우드 기반 서비스와 비교하였다.
실험 결과 클라우드 기반 서비스에 비하여 응답 시간이 개선되고, 클라우드
의 데이터 저장량 또한 대폭 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 IoT 디
바이스의 장애 발생 시 장애 회복 메커니즘이 정상적으로 동작하는 것을 확
인할 수 있었다.
최근 많이 확산되어 왔다. 축사를 위한 스마트 팜, 곧 스마트 축사는 농업의
스마트 팜과 마찬가지로 ICT가 축사에 적용된 것으로, 대부분이 클라우드 컴
퓨팅 패러다임에 기반하고 있다. 클라우드 기반 스마트 축사에서는, 축사의
모든 정보가 사물인터넷 (IoT) 센서를 통하여 수집되고, 해당 정보는 인터넷
망을 통하여 클라우드 서버로 집중된다. 모든 연산 처리, 데이터 보존 및 관
리, 사용자 서비스 등이 클라우드로 집중되는 이러한 방식은 데이터의 일괄
적인 관리나, Identification과 같은 사용자 통합적 성격의 서비스 등에 유리
하지만, 응답 시간 증가, IoT 센서 증가에 따른 클라우드의 자원 부담, 망의
트래픽 부담과 같은 단점이 있다. 또한 정전 등의 IoT 디바이스 장애 상황
발생시, 현재의 스마트 축사는 인접한 IoT 디바이스와의 협업을 통한 장애
회복 메커니즘은 거의 없는 실정이다.
본 논문에서는 이러한 문제점들에 착안하여, 에지 컴퓨팅 기반 IoT 협업
시스템을 제안한다. 에지 디바이스의 비교적 제한적인 컴퓨팅 자원을 활용하
여 클라우드의 웹 서버 기능을 분담함으써 클라우드에 필요한 자원을 절감하
는 동시에, 사용자 요청에 대한 응답 시간을 개선하고자 한다. 또한
heartbeat 기반 장애 회복 메커니즘을 통하여, IoT 디바이스의 장애를 감지하
고 그에 따른 적절한 조치를 하도록 하였다.
제안된 시스템 평가하기 위해서 Raspberry Pi 3를 활용하여 에지 기반 협
업 시스템을 구현하였고, 기존 방식인 클라우드 기반 서비스와 비교하였다.
실험 결과 클라우드 기반 서비스에 비하여 응답 시간이 개선되고, 클라우드
의 데이터 저장량 또한 대폭 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 IoT 디
바이스의 장애 발생 시 장애 회복 메커니즘이 정상적으로 동작하는 것을 확
인할 수 있었다.
목차
제 1 장 서 론 1제 2 장 관련 연구 42.1 사물인터넷 환경의 기반 기술 42.1.1 클라우드 컴퓨팅과 사물인터넷 42.1.2 에지 컴퓨팅 52.2 스마트 축사 72.2.1 국내 스마트 축사의 구축 사례 82.2.2 클라우드 기반 스마트 축사 102.2.3 스마트 축사의 서비스 종류 11제 3 장 에지 컴퓨팅 기반 IoT 협업 시스템 143.1 에지와 클라우드 서버의 기능 분담 143.2 장애 회복 메커니즘 183.3 클라우드-에지-IoT 디바이스 협업 구조 213.3.1 클라우드의 역할 213.3.2 에지의 역할 223.3.3 IoT 디바이스의 역할 23제 4 장 실험 및 성능 평가 244.1 실험 환경 244.2 응답 시간 비교 284.3 데이터 저장량 비교 304.4 장애 회복 메커니즘 동작 실험 32제 5 장 결 론 33참 고 문 헌 35
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