우주선에 탑재되는 소프트웨어는 버그 수정 및 통신 인터페이스의 호환성 확장 등을 위해 발사 후에도 업데이트를 수행할 수 있도록 하는 기능이 필요하다. 그런데 우주 네트워크는 고지연성 등 지상망과는 다른 특징들을 가지고 있기 때문에 이에 적합한 방식으로 설계하는 것 역시 매우 중요하다. 이를 위해 본 연구에서는 Asynchronous Management Protocol(AMP)에 기반을 둔 새로운 원격 소프트웨어 업데이트 시스템을 제안한다. AMP는 우주 네트워크와 같은 Delay Tolerant ...
우주선에 탑재되는 소프트웨어는 버그 수정 및 통신 인터페이스의 호환성 확장 등을 위해 발사 후에도 업데이트를 수행할 수 있도록 하는 기능이 필요하다. 그런데 우주 네트워크는 고지연성 등 지상망과는 다른 특징들을 가지고 있기 때문에 이에 적합한 방식으로 설계하는 것 역시 매우 중요하다. 이를 위해 본 연구에서는 Asynchronous Management Protocol(AMP)에 기반을 둔 새로운 원격 소프트웨어 업데이트 시스템을 제안한다. AMP는 우주 네트워크와 같은 Delay Tolerant Network(DTN) 환경에서 원격지의 노드를 효율적으로 관리하기 위해 고안된 네트워크 관리 프로토콜로서, Application Data Model(ADM)을 통해 손쉽게 새로운 관리 항목을 구성할 수 있게 하고, State Based Rule(SBR) 등을 통해 규칙에 따른 자율적인 동작을 가능하게 한다. 제안 시스템은 AMP의 ADM을 사용함으로써 기존의 DTN 시스템에 바로 통합될 수 있을 뿐만 아니라 구현도 상당히 편리하도록 설계되었다. 또한 원격지 노드의 업데이트 관련 상태 변수를 영구적으로 저장하고 AMP의 SBR을 통해 현재 상태를 평가함으로써 시스템 재부팅이 발생하더라도 마지막 상태로부터 이어서 업데이트를 수행할 수 있도록 효율적으로 설계되었다. 구현은 준 오픈 소스 소프트웨어인 Interplanetary Overlay Network(ION)를 사용하여 진행하였으며, 프로토타입 구현 완료 후 설계 목표 및 요구 사항을 만족하는지 검증하기 위해 자체 시험을 실시하였다. 특히 ION 3.7.0 버전에서 3.7.1 버전으로의 실제 업데이트를 성공적으로 수행함으로써 실사용성을 검증하였다. 마지막으로 구현한 프로그램의 성능 평가를 위해 ION에서 사용되는 주요 이미지 19개를 선별하여 업데이트의 한 주기에 소요되는 CPU 사용 시간을 세부 동작별로 나누어 측정하였으며, 해당 평가 결과를 벤치마크 형태로 제공하였다.
우주선에 탑재되는 소프트웨어는 버그 수정 및 통신 인터페이스의 호환성 확장 등을 위해 발사 후에도 업데이트를 수행할 수 있도록 하는 기능이 필요하다. 그런데 우주 네트워크는 고지연성 등 지상망과는 다른 특징들을 가지고 있기 때문에 이에 적합한 방식으로 설계하는 것 역시 매우 중요하다. 이를 위해 본 연구에서는 Asynchronous Management Protocol(AMP)에 기반을 둔 새로운 원격 소프트웨어 업데이트 시스템을 제안한다. AMP는 우주 네트워크와 같은 Delay Tolerant Network(DTN) 환경에서 원격지의 노드를 효율적으로 관리하기 위해 고안된 네트워크 관리 프로토콜로서, Application Data Model(ADM)을 통해 손쉽게 새로운 관리 항목을 구성할 수 있게 하고, State Based Rule(SBR) 등을 통해 규칙에 따른 자율적인 동작을 가능하게 한다. 제안 시스템은 AMP의 ADM을 사용함으로써 기존의 DTN 시스템에 바로 통합될 수 있을 뿐만 아니라 구현도 상당히 편리하도록 설계되었다. 또한 원격지 노드의 업데이트 관련 상태 변수를 영구적으로 저장하고 AMP의 SBR을 통해 현재 상태를 평가함으로써 시스템 재부팅이 발생하더라도 마지막 상태로부터 이어서 업데이트를 수행할 수 있도록 효율적으로 설계되었다. 구현은 준 오픈 소스 소프트웨어인 Interplanetary Overlay Network(ION)를 사용하여 진행하였으며, 프로토타입 구현 완료 후 설계 목표 및 요구 사항을 만족하는지 검증하기 위해 자체 시험을 실시하였다. 특히 ION 3.7.0 버전에서 3.7.1 버전으로의 실제 업데이트를 성공적으로 수행함으로써 실사용성을 검증하였다. 마지막으로 구현한 프로그램의 성능 평가를 위해 ION에서 사용되는 주요 이미지 19개를 선별하여 업데이트의 한 주기에 소요되는 CPU 사용 시간을 세부 동작별로 나누어 측정하였으며, 해당 평가 결과를 벤치마크 형태로 제공하였다.
It is essential for the spacecraft flight software to be able to perform a software update even after being launched. This is because bugs that have not been found during the ground testing may still exist and can result in a mission failure with huge costs. It is also significant that without the c...
It is essential for the spacecraft flight software to be able to perform a software update even after being launched. This is because bugs that have not been found during the ground testing may still exist and can result in a mission failure with huge costs. It is also significant that without the capability of software update, compatibility maintenance among a variety of heterogeneous communication interfaces, as well as on-the-fly application of the state-of-the-art technologies to the flight software, will not be guaranteed. However, due to the characteristics of the deep space environment highly distinct from the conventional terrestrial networks, the design of a software update system should be tailored to meet the particular requirements imposed by them. In the meantime, in order to enable reliable communications in such an exotic environment, a new network paradigm named Delay Tolerant Network (DTN) has been proposed. In addition, Asynchronous Management Protocol (AMP) was developed to facilitate the network management over DTN. One of the key features of AMP is that it enables asynchronous management by rule-based autonomous operations on the remote node. Benefiting from AMP, this thesis proposes a novel remote software update system that is suitable for the deep space communications environment. The proposed method is very effective because even if a sudden system crash occurs in the middle of the update procedure, the remote node can continue the procedure from the last state that has been retained in the persistent storage. In order to verify the feasibility of the design, a prototype was implemented on top of Interplanetary Overlay Network (ION), a semi-open source software platform. Self-testing, verification, and performance evaluation were carried out to ensure that it meets the design goals and requirements.
It is essential for the spacecraft flight software to be able to perform a software update even after being launched. This is because bugs that have not been found during the ground testing may still exist and can result in a mission failure with huge costs. It is also significant that without the capability of software update, compatibility maintenance among a variety of heterogeneous communication interfaces, as well as on-the-fly application of the state-of-the-art technologies to the flight software, will not be guaranteed. However, due to the characteristics of the deep space environment highly distinct from the conventional terrestrial networks, the design of a software update system should be tailored to meet the particular requirements imposed by them. In the meantime, in order to enable reliable communications in such an exotic environment, a new network paradigm named Delay Tolerant Network (DTN) has been proposed. In addition, Asynchronous Management Protocol (AMP) was developed to facilitate the network management over DTN. One of the key features of AMP is that it enables asynchronous management by rule-based autonomous operations on the remote node. Benefiting from AMP, this thesis proposes a novel remote software update system that is suitable for the deep space communications environment. The proposed method is very effective because even if a sudden system crash occurs in the middle of the update procedure, the remote node can continue the procedure from the last state that has been retained in the persistent storage. In order to verify the feasibility of the design, a prototype was implemented on top of Interplanetary Overlay Network (ION), a semi-open source software platform. Self-testing, verification, and performance evaluation were carried out to ensure that it meets the design goals and requirements.
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