공공 안전 및 재난 구조 전파 통신 표준 시스템은 중앙 관제 센터, 소방서, 경찰서, 해정 등 서로 긴밀한 협력을 위해 국가 기관에서 운용한다. 현존하는 이러한 시스템은 이미 구축된 3G 및 4G 망을 사용하지 않아 인프라 구축을 위 한 막대한 투자비용이 드는 단점을 가지고 있다. 최근 ...
공공 안전 및 재난 구조 전파 통신 표준 시스템은 중앙 관제 센터, 소방서, 경찰서, 해정 등 서로 긴밀한 협력을 위해 국가 기관에서 운용한다. 현존하는 이러한 시스템은 이미 구축된 3G 및 4G 망을 사용하지 않아 인프라 구축을 위 한 막대한 투자비용이 드는 단점을 가지고 있다. 최근 Wibro 및 LTE 기술을 이용한 표준 기술을 연구하고 있지만 이를 사용하기 위해서는 여전히 적용 시 간이 필요하다. 또한, 지진과 같이 예측할 수 없는 재난으로 초토화 상황이 발 생하면 기지국을 이용하는 모든 통신 수단이 두절된다. 이를 위해 표준 시스템 은 애드 혹 기술을 적용하는 방안이 있다. 하지만, 시스템을 사용하기 위해서는 전문지식이나 전용 장비가 필요하다 이러한 문제를 해결하기 위해서는 일반인 도 쉽게 접근하여 사용할 수 있는 재난 통신 장비가 필요하다. 또한, 재난은 불 시에 발생할 수 있기 때문에 새로운 장비의 보급 없이 이미 가지고 있는 통신 기술과 장비를 이용할 수 있는 방안이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 이러한 연구방향에 따라 보급률이 높고 일반인도 바로 사용할 수 있는 재난 통신을 위한 스마트폰의 모바일 응용 시스템을 설계하고 구현한다. 설계를 위해 먼저 기존 재난 후 이동 모델을 분석하고 국가 기관에서 제시한 재난 관련 문서를 분석하여 개선된 이동 모델과 요구사항을 도출한다. 그리고 이를 기반으로 데이터링크 계층의 점대점 연결 스케쥴링 기법, 지연내성 망 라우팅 프로토콜, 재난 통신을 위한 응용 모델을 제안한다. 점대점 연결 스 케쥴링 기법은 스마트폰에서 사용하고 있는 와이파이 다이렉트 및 블루투스를 기회주의적 통신에 사용할 수 있도록 설계한다. 지연내성망 라우팅 프로토콜은 전염 라우팅과 소셜 기반 라우팅 기술을 혼합하여 도출된 재난 후 이동 모델에 적합하도록 설계한다. 응용 모델은 위치 추적 기술을 포함하여 재난 상황에서 사용할 수 있는 기능을 제공할 수 있도록 설계한다. 설계 완료 후, 본 논문에서는 제안한 시스템의 개념 증명을 위해 안드로이드 운영체제의 스마트폰의 응용으로 구현한다. 그리고 ONE 시뮬레이터에 제안한 이동 모델과 라우팅 프로토콜을 구현하고 이에 대한 성능을 평가한다. 그 결과 제안한 라우팅 프로토콜이 재난 정보 수집률 및 전파율과 종단간 메시지 수신 율에 대하여 다른 라우팅 프로토콜에 비해 우수한 성능을 보였다.
공공 안전 및 재난 구조 전파 통신 표준 시스템은 중앙 관제 센터, 소방서, 경찰서, 해정 등 서로 긴밀한 협력을 위해 국가 기관에서 운용한다. 현존하는 이러한 시스템은 이미 구축된 3G 및 4G 망을 사용하지 않아 인프라 구축을 위 한 막대한 투자비용이 드는 단점을 가지고 있다. 최근 Wibro 및 LTE 기술을 이용한 표준 기술을 연구하고 있지만 이를 사용하기 위해서는 여전히 적용 시 간이 필요하다. 또한, 지진과 같이 예측할 수 없는 재난으로 초토화 상황이 발 생하면 기지국을 이용하는 모든 통신 수단이 두절된다. 이를 위해 표준 시스템 은 애드 혹 기술을 적용하는 방안이 있다. 하지만, 시스템을 사용하기 위해서는 전문지식이나 전용 장비가 필요하다 이러한 문제를 해결하기 위해서는 일반인 도 쉽게 접근하여 사용할 수 있는 재난 통신 장비가 필요하다. 또한, 재난은 불 시에 발생할 수 있기 때문에 새로운 장비의 보급 없이 이미 가지고 있는 통신 기술과 장비를 이용할 수 있는 방안이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 이러한 연구방향에 따라 보급률이 높고 일반인도 바로 사용할 수 있는 재난 통신을 위한 스마트폰의 모바일 응용 시스템을 설계하고 구현한다. 설계를 위해 먼저 기존 재난 후 이동 모델을 분석하고 국가 기관에서 제시한 재난 관련 문서를 분석하여 개선된 이동 모델과 요구사항을 도출한다. 그리고 이를 기반으로 데이터링크 계층의 점대점 연결 스케쥴링 기법, 지연내성 망 라우팅 프로토콜, 재난 통신을 위한 응용 모델을 제안한다. 점대점 연결 스 케쥴링 기법은 스마트폰에서 사용하고 있는 와이파이 다이렉트 및 블루투스를 기회주의적 통신에 사용할 수 있도록 설계한다. 지연내성망 라우팅 프로토콜은 전염 라우팅과 소셜 기반 라우팅 기술을 혼합하여 도출된 재난 후 이동 모델에 적합하도록 설계한다. 응용 모델은 위치 추적 기술을 포함하여 재난 상황에서 사용할 수 있는 기능을 제공할 수 있도록 설계한다. 설계 완료 후, 본 논문에서는 제안한 시스템의 개념 증명을 위해 안드로이드 운영체제의 스마트폰의 응용으로 구현한다. 그리고 ONE 시뮬레이터에 제안한 이동 모델과 라우팅 프로토콜을 구현하고 이에 대한 성능을 평가한다. 그 결과 제안한 라우팅 프로토콜이 재난 정보 수집률 및 전파율과 종단간 메시지 수신 율에 대하여 다른 라우팅 프로토콜에 비해 우수한 성능을 보였다.
Many government organizations operate the radio communication standard system for public protection and disaster relief to enable the control center, fire stations, police stations and maritime police to cooperate closely among them. However, this system is not designed to use the existing 3G and 4G...
Many government organizations operate the radio communication standard system for public protection and disaster relief to enable the control center, fire stations, police stations and maritime police to cooperate closely among them. However, this system is not designed to use the existing 3G and 4G networks, and it requires tremendous investment cost for the building the infrastructure for its own use. Studies have recently been conducted on using the standard technologies such as the WiBro and LTE technologies, but it still takes much time for the system to be completely implemented and usable in them. Moreover, if unpredictable disasters such as earthquakes occur, all means of communication using base stations are cut off. To cope with this situation, the standard system has the scheme for applying ad hoc technologies. However, special equipments or specialized knowledge are communication equipment which ordinary people can use easily is necessary. Moreover, since disasters can occur unexpectedly, schemes using existing communication technologies and equipment without requiring new equipment are needed. For these research purposes, we design and implement a mobile application system that uses smartphones for disaster communication, as smartphones have a high penetration rate and can be immediately used by ordinary people. To design this system, we analyze a post-disaster movement model and documents related to disasters, as presented by government organizations and improve the movement model and derive its requirements. Based on these, we propose the P2P connection scheduling in the data link layer technique, the delay-tolerant network routing protocol and the application model for disaster communication. The P2P connection scheduling technique is designed to allow the use of Wi-Fi direct and Bluetooth, which are used in smartphones, for opportunistic communication. The DTN routing protocol is designed to fit the post-disaster movement model that was derived by compounding the epidemic routing and social routing techniques. The application model is designed for use in disaster situations, including with positioning technologies. For proof-of-concept of the proposed system, we implement the application of smartphones with the Android operating system after the design is completed. We also implement the proposed movement model and routing protocol with the ONE simulator and evaluate their performance. The simulation results show that the proposed routing protocol outperforms the other popular routing protocols in terms of disaster information collection rate, disaster information propagation rate, and end-to-end message reception rate.
Many government organizations operate the radio communication standard system for public protection and disaster relief to enable the control center, fire stations, police stations and maritime police to cooperate closely among them. However, this system is not designed to use the existing 3G and 4G networks, and it requires tremendous investment cost for the building the infrastructure for its own use. Studies have recently been conducted on using the standard technologies such as the WiBro and LTE technologies, but it still takes much time for the system to be completely implemented and usable in them. Moreover, if unpredictable disasters such as earthquakes occur, all means of communication using base stations are cut off. To cope with this situation, the standard system has the scheme for applying ad hoc technologies. However, special equipments or specialized knowledge are communication equipment which ordinary people can use easily is necessary. Moreover, since disasters can occur unexpectedly, schemes using existing communication technologies and equipment without requiring new equipment are needed. For these research purposes, we design and implement a mobile application system that uses smartphones for disaster communication, as smartphones have a high penetration rate and can be immediately used by ordinary people. To design this system, we analyze a post-disaster movement model and documents related to disasters, as presented by government organizations and improve the movement model and derive its requirements. Based on these, we propose the P2P connection scheduling in the data link layer technique, the delay-tolerant network routing protocol and the application model for disaster communication. The P2P connection scheduling technique is designed to allow the use of Wi-Fi direct and Bluetooth, which are used in smartphones, for opportunistic communication. The DTN routing protocol is designed to fit the post-disaster movement model that was derived by compounding the epidemic routing and social routing techniques. The application model is designed for use in disaster situations, including with positioning technologies. For proof-of-concept of the proposed system, we implement the application of smartphones with the Android operating system after the design is completed. We also implement the proposed movement model and routing protocol with the ONE simulator and evaluate their performance. The simulation results show that the proposed routing protocol outperforms the other popular routing protocols in terms of disaster information collection rate, disaster information propagation rate, and end-to-end message reception rate.
주제어
#재난 후 상황 모바일 시스템 재난 통신 공공안전재난구조 전염 라우팅 지연내성망 이동 모델 스마트폰
학위논문 정보
저자
유대훈
학위수여기관
광운대학교
학위구분
국내박사
학과
컴퓨터과학과
지도교수
최웅철
발행연도
2013
키워드
재난 후 상황 모바일 시스템 재난 통신 공공안전재난구조 전염 라우팅 지연내성망 이동 모델 스마트폰
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