고도화된 컴퓨팅 기술과 네트워킹 기술을 기반으로 한 디지털 트윈의 개념 의 등장하였다. 디지털 트윈에 기반을 둔 사용자와 소비자의 요구를 동적으로 만족시킬 수 있는 다양한 서비스들이 전 산업분야에서 활용되어지고 있다. 최 근에는 다수의 서브시스템으로 구성된 제조 ...
고도화된 컴퓨팅 기술과 네트워킹 기술을 기반으로 한 디지털 트윈의 개념 의 등장하였다. 디지털 트윈에 기반을 둔 사용자와 소비자의 요구를 동적으로 만족시킬 수 있는 다양한 서비스들이 전 산업분야에서 활용되어지고 있다. 최 근에는 다수의 서브시스템으로 구성된 제조 클라우드, 스마트 그리드와 같은 대규모 시스템들에 디지털 트윈 기술의 적용이 이루어지고 있다. 디지털 트윈 환경에서는 서로 다른 QoS 요구사항을 가지는 다양한 형태, 많은 양의 데이터 들이 이종 시스템 간에 주고받아 지고 있어 통신 미들웨어 기술이 활용되고 있고 실제 QoS의 보장을 위하여 SDN 기술이 활용되고 있다. 하지만 네트워 크 자원은 한정되어 있어 통신 미들웨어 기술과 SDN의 적용만으로 데이터 분 산 환경을 효율적으로 구성하는 데는 여전히 어려움이 남아있다. 특히나 디지 털 트윈은 물리적 자산들과 깊게 연관되어 있기 때문에 네트워크 자원의 비효 율적인 사용으로 인해 원격 제어 등의 중요한 데이터들의 네트워크 요구사항 이 보장되지 않을 경우 전체 시스템의 큰 문제를 야기할 수 있게 된다. 본 논 문에서는 이러한 어려움을 해결하고자 중요도 인지 기반의 네트워킹 제어 기 술을 제안한다. 대표적인 대규모 디지털 트윈 시스템인 제조 클라우드 CPS의 분석을 통해 대규모 디지털 트윈 시스템에서 교환되는 데이터의 유형과 특징 에 대하여 정의한다. 정의된 데이터들을 분석하여 교환되는 데이터들의 중요 도와 우선순위를 정리하고 이러한 우선순위를 반영하는 네트워크 제어 기능을 제공하는 중요도 인지 네트워킹 기술 지원SDN 컨트롤러 구조를 정의한다. 제안 기술을 대규모 디지털 트윈 시나리오에서 기존 기술과 비교 검증 과정을 통해 네트워크 혼잡 시 중요 메시지에 대하여 95% 이상의 실시간성 요구사항 이 보장됨을 확인하였고, 메시지 손실률이 75% 줄어든 것을 확인하였다.
고도화된 컴퓨팅 기술과 네트워킹 기술을 기반으로 한 디지털 트윈의 개념 의 등장하였다. 디지털 트윈에 기반을 둔 사용자와 소비자의 요구를 동적으로 만족시킬 수 있는 다양한 서비스들이 전 산업분야에서 활용되어지고 있다. 최 근에는 다수의 서브시스템으로 구성된 제조 클라우드, 스마트 그리드와 같은 대규모 시스템들에 디지털 트윈 기술의 적용이 이루어지고 있다. 디지털 트윈 환경에서는 서로 다른 QoS 요구사항을 가지는 다양한 형태, 많은 양의 데이터 들이 이종 시스템 간에 주고받아 지고 있어 통신 미들웨어 기술이 활용되고 있고 실제 QoS의 보장을 위하여 SDN 기술이 활용되고 있다. 하지만 네트워 크 자원은 한정되어 있어 통신 미들웨어 기술과 SDN의 적용만으로 데이터 분 산 환경을 효율적으로 구성하는 데는 여전히 어려움이 남아있다. 특히나 디지 털 트윈은 물리적 자산들과 깊게 연관되어 있기 때문에 네트워크 자원의 비효 율적인 사용으로 인해 원격 제어 등의 중요한 데이터들의 네트워크 요구사항 이 보장되지 않을 경우 전체 시스템의 큰 문제를 야기할 수 있게 된다. 본 논 문에서는 이러한 어려움을 해결하고자 중요도 인지 기반의 네트워킹 제어 기 술을 제안한다. 대표적인 대규모 디지털 트윈 시스템인 제조 클라우드 CPS의 분석을 통해 대규모 디지털 트윈 시스템에서 교환되는 데이터의 유형과 특징 에 대하여 정의한다. 정의된 데이터들을 분석하여 교환되는 데이터들의 중요 도와 우선순위를 정리하고 이러한 우선순위를 반영하는 네트워크 제어 기능을 제공하는 중요도 인지 네트워킹 기술 지원 SDN 컨트롤러 구조를 정의한다. 제안 기술을 대규모 디지털 트윈 시나리오에서 기존 기술과 비교 검증 과정을 통해 네트워크 혼잡 시 중요 메시지에 대하여 95% 이상의 실시간성 요구사항 이 보장됨을 확인하였고, 메시지 손실률이 75% 줄어든 것을 확인하였다.
The concept of digital twin has emerged based on sophisticated computing technology and networking technology. A variety of services that can dynamically satisfy the needs of users and consumers based on digital twin are being used in all industries. Recently, digital twin technology...
The concept of digital twin has emerged based on sophisticated computing technology and networking technology. A variety of services that can dynamically satisfy the needs of users and consumers based on digital twin are being used in all industries. Recently, digital twin technology has been applied to large-scale systems such as cloud manufacturing and smart grid, which are composed of a plurality of subsystems. In the digital twin environment, various types of data with different QoS requirements are exchanged between heterogeneous systems. Therefore, communication middleware, such as DDS, is applied to support these heterogeneity and SDN technology is utilized to guarantee actual QoS. However, since network resources are limited, it is still difficult to efficiently construct data distribution environment only by applying communication middleware technology and SDN. If network requirements of important digital twin data are not guaranteed by Inefficient using of network resources, it could cause critical problems in the whole system due to digital twin is deeply related to physical assets. This paper proposes a importance-aware networking technology to solve these difficulties. The types and importance of data exchanged in large-scale digital twin systems are defined by analyzing the cloud manufacturing CPS, a representative large-scale digital twin system. The proposed SDN controller architecture supports importance-aware networking technologies to provide network control functions that reflect those priorities. Through the process of comparing the proposed technology with the existing technology in large-scale digital twin scenario, It is confirmed that 95% or more real-time requirements are satisfied, and the packet loss rate is reduced by 75% for important messages in network congestion. Also, it is confirmed that stable end to end latency is guaranteed.
The concept of digital twin has emerged based on sophisticated computing technology and networking technology. A variety of services that can dynamically satisfy the needs of users and consumers based on digital twin are being used in all industries. Recently, digital twin technology has been applied to large-scale systems such as cloud manufacturing and smart grid, which are composed of a plurality of subsystems. In the digital twin environment, various types of data with different QoS requirements are exchanged between heterogeneous systems. Therefore, communication middleware, such as DDS, is applied to support these heterogeneity and SDN technology is utilized to guarantee actual QoS. However, since network resources are limited, it is still difficult to efficiently construct data distribution environment only by applying communication middleware technology and SDN. If network requirements of important digital twin data are not guaranteed by Inefficient using of network resources, it could cause critical problems in the whole system due to digital twin is deeply related to physical assets. This paper proposes a importance-aware networking technology to solve these difficulties. The types and importance of data exchanged in large-scale digital twin systems are defined by analyzing the cloud manufacturing CPS, a representative large-scale digital twin system. The proposed SDN controller architecture supports importance-aware networking technologies to provide network control functions that reflect those priorities. Through the process of comparing the proposed technology with the existing technology in large-scale digital twin scenario, It is confirmed that 95% or more real-time requirements are satisfied, and the packet loss rate is reduced by 75% for important messages in network congestion. Also, it is confirmed that stable end to end latency is guaranteed.
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