디지털 자동차운행기록계는 교통안전법에 따라 자동차의 운행상황과 교통사고 상황과 함께 자동차의 속도, 거리, 브레이크 상황, 가속도, GPS 위치 등을 자동적으로 저장장치에 기록하는 장치이다. 유럽에서는 디지털 자동차운행기록계 장착이 2005년부터 모든 트럭에게 의무화되어 있고, 대한민국은 2011년부터 신규로 등록되는 사업용 차량은 의무적으로 장착해야 하며, 해가 지날수록 의무적으로 장착해야하는 자동차의 범위가 확대되어가고 있다. 이 장치는 운전자의 일일 운행 현황 분석 및 사고 분석을 위하여 사용된다. 자동차 사고는 장치의 안정성을 예측불가능하게 한다. 그래서 불확실한 상황아래에서 최대한 안정적으로 데이터를 저장할 수 있는 기술은 매우 중요하다. 우리는 실제 디지털 자동차 운행기록계를 설계하고 구현하였다. 본 논문은 이 장치의 설계와 구현에 있어서 저비용의 하드웨어 자원으로 안전하게 대용량 데이터를 저장하기 위해서 저용량이지만 안정적인 1차 저장장치와 대용량을 저비용으로 구현한 2차 저장장치로 구성된 계층적 저장 기법을 제안한다. 1차 저장장치는 용량이 SLC 낸드 플래시 메모리를 사용하여 로그 구조 형식으로 데이터를 저장한다. 로그 구조의 단점인 느린 부팅 문제를 해결하기 위해 역방향 부분 검색 기법을 제시한다. 이 방법은 1차 저장장치의 부팅 시간을 50분의 1로 감소시킨다. 추가적으로 사고 순간의 데이터를 신속하게 데이터를 저장하는 기법도 제시한다. 이 방법으로 저비용의 내장형 시스템에서 사고순간의 운행기록 시간을 일반적인 방법의 저장시간의 1/20만큼 단축하였다.
디지털 자동차운행기록계는 교통안전법에 따라 자동차의 운행상황과 교통사고 상황과 함께 자동차의 속도, 거리, 브레이크 상황, 가속도, GPS 위치 등을 자동적으로 저장장치에 기록하는 장치이다. 유럽에서는 디지털 자동차운행기록계 장착이 2005년부터 모든 트럭에게 의무화되어 있고, 대한민국은 2011년부터 신규로 등록되는 사업용 차량은 의무적으로 장착해야 하며, 해가 지날수록 의무적으로 장착해야하는 자동차의 범위가 확대되어가고 있다. 이 장치는 운전자의 일일 운행 현황 분석 및 사고 분석을 위하여 사용된다. 자동차 사고는 장치의 안정성을 예측불가능하게 한다. 그래서 불확실한 상황아래에서 최대한 안정적으로 데이터를 저장할 수 있는 기술은 매우 중요하다. 우리는 실제 디지털 자동차 운행기록계를 설계하고 구현하였다. 본 논문은 이 장치의 설계와 구현에 있어서 저비용의 하드웨어 자원으로 안전하게 대용량 데이터를 저장하기 위해서 저용량이지만 안정적인 1차 저장장치와 대용량을 저비용으로 구현한 2차 저장장치로 구성된 계층적 저장 기법을 제안한다. 1차 저장장치는 용량이 SLC 낸드 플래시 메모리를 사용하여 로그 구조 형식으로 데이터를 저장한다. 로그 구조의 단점인 느린 부팅 문제를 해결하기 위해 역방향 부분 검색 기법을 제시한다. 이 방법은 1차 저장장치의 부팅 시간을 50분의 1로 감소시킨다. 추가적으로 사고 순간의 데이터를 신속하게 데이터를 저장하는 기법도 제시한다. 이 방법으로 저비용의 내장형 시스템에서 사고순간의 운행기록 시간을 일반적인 방법의 저장시간의 1/20만큼 단축하였다.
The digital tachograph is a device that automatically records speed and distance of a vehicle, together with the driver's activity and vehicle status at an accident. It records vehicle speed, break status, acceleration, engine RPM, longitude and latitude of GPS, accumulated distance, and so on. Euro...
The digital tachograph is a device that automatically records speed and distance of a vehicle, together with the driver's activity and vehicle status at an accident. It records vehicle speed, break status, acceleration, engine RPM, longitude and latitude of GPS, accumulated distance, and so on. European Commission regulation made digital tachographs mandatory for all trucks from 2005. Republic of Korea made digital tachographs mandatory for all new business vehicles from 2011 and is widening the range of vehicles that must install digital tachographs year by year. This device is used to analyze driver's daily driving information and car accidents. Under a car accident that makes the device reliability unpredictable, it is very important to store driving information with maximum reliability for its original mission. We designed and implemented a practical digital tachograph. This paper presents a storage scheme that consists of a first storage device with small capacity at a high reliability and a second storage device with large capacity at a low cost in order to reliably records data with a hardware at a low cost. The first storage device records data in a SLC NAND flash memory in a log-structured style. We present a reverse partial scan that overcomes the slow scan time of log-structured storages at the boot stage. The scheme reduced the scan time of the first storage device by 1/50. In addition, our design includes a scheme that fast stores data at a moment of accident by 1/20 of data transfer time of a normal method.
The digital tachograph is a device that automatically records speed and distance of a vehicle, together with the driver's activity and vehicle status at an accident. It records vehicle speed, break status, acceleration, engine RPM, longitude and latitude of GPS, accumulated distance, and so on. European Commission regulation made digital tachographs mandatory for all trucks from 2005. Republic of Korea made digital tachographs mandatory for all new business vehicles from 2011 and is widening the range of vehicles that must install digital tachographs year by year. This device is used to analyze driver's daily driving information and car accidents. Under a car accident that makes the device reliability unpredictable, it is very important to store driving information with maximum reliability for its original mission. We designed and implemented a practical digital tachograph. This paper presents a storage scheme that consists of a first storage device with small capacity at a high reliability and a second storage device with large capacity at a low cost in order to reliably records data with a hardware at a low cost. The first storage device records data in a SLC NAND flash memory in a log-structured style. We present a reverse partial scan that overcomes the slow scan time of log-structured storages at the boot stage. The scheme reduced the scan time of the first storage device by 1/50. In addition, our design includes a scheme that fast stores data at a moment of accident by 1/20 of data transfer time of a normal method.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 논문은 본론에서 실제 자동차운행기록계를 설계하고 구현한 기술 중에서 안정적이고 효율적으로 데이터를 저장하는 저장장치의 구조와 기법을 제시한다. 본 논문의 본론에 들어가기 전에 교통관리법에서 정한 관리지침에 따른 자동차운행기록계의 요구사항과 기존 데이터 저장방법들의 장단점들을 분석해보고자 한다.
본 논문은 이러한 이중적 데이터 저장기법으로 설계된 자동차운행기록계의의 구체적인 설계를 제시한다. 또한 주어진 구조 내에서 효율적으로 쓰기 성능을 향상하는 기법을 제시하고 성능을 평가한다.
본 논문은 본론에서 실제 자동차운행기록계를 설계하고 구현한 기술 중에서 안정적이고 효율적으로 데이터를 저장하는 저장장치의 구조와 기법을 제시한다. 본 논문의 본론에 들어가기 전에 교통관리법에서 정한 관리지침에 따른 자동차운행기록계의 요구사항과 기존 데이터 저장방법들의 장단점들을 분석해보고자 한다.
2차 저장장치는 안정성은 낮지만 저비용의 내장 장치로서 구현이 가능한 구조를 가지면서 6개월분 데이터를 저장할 수 있는 용량을 갖추고 있다. 본 연구는 1차 저장장치의 안정성과 2차 저장장치의 저비용 장점을 융합함으로써 저비용으로 최대한 안정적으로 자동차 운행정보를 기록할 수 있는 방법을 제시하였다.
예기치 않은 여러 가지 상황에서도 최대한 안전하게 운행 정보를 기록해야 하며, 용납할 수 있는 비용으로 이것을 해결해야 한다. 우선, 우리는 기존의 저장 기술들을 비교 분석해 보고자 한다.
제안 방법
1차 저장장치는 메타 정보와 데이터를 한꺼번에 하나의 낸드 페이지에 저장하여 안정성을 높였으며, 부팅 속도를 높이기 위하여 제시한 역방향 부분 검색은 순방향 검색 시간을 50분의 1로 단축하였다.
모든 운행 기록은 1차 저장장치로 저장되고, 주기적으로 1차 저장장치에 있는 데이터를 2차 저장장치로 복사한다. 2차 저장 장치는 안정성보다 작은 하드웨어 자원으로 구현이 가능한 FAT 파일 시스템과 SD카드를 선택하였다. 외부 이동식 저장장치는 탈착이 가능한 SD카드로써 운행기록장치의 관리지침에 따라서 운행기록 정보를 분석장비로 전송하기 위하여 사용된다.
본 장치에서는 기본적인 저장방식으로는 충격 전 10초 과거 운행 정보를 저장하기 위해서 40초의 시간이 소모되었다. 그러나 저장 효율을 높이는 기술을 사용하여 2초 내에 과거 10초 운행정보를 저장하였다.
기본적인 저장방법에서는 매순간(0.01초마다) 발생되는 운행정보를 1차 저장장치의 한 개의 낸드 페이지(256바이트)에 저장하고, 그것을 다시 2차 저장장치에 텍스트형식으로 저장하기 위해서, 한 개의 낸드 페이지 단위로 파일을 열어 운행기록을 저장하고 파일을 닫는 방식을 사용하였다.
두 번째 성능 향상 기법은 앞 문단에서 언급한 SD카드의 특징을 이용하였다. 이 두 번째 기법에서는, 파일을 쓰기 위해서 파일을 열고 (file open) 닫는 (file close) 빈도를 낮춤으로써 쓰기 성능을 향상시킨다.
본 논문은 이러한 이중적 데이터 저장기법으로 설계된 자동차운행기록계의의 구체적인 설계를 제시한다. 또한 주어진 구조 내에서 효율적으로 쓰기 성능을 향상하는 기법을 제시하고 성능을 평가한다.
모든 페이지를 읽어서 검색하는 방법은 시간이 많이 소모된다. 우리는 모든 페이지를 읽는 방법 대신에 일부 페이지만 검색하는 방법을 고안하여 구현하였다. 이 검색 방법은 전체 페이지 중에서 역방향으로 일부만 읽어서 검색하여도 가장 최신의 페이지를 찾는다.
우리는 안정성과 저비용이라는 두 가지 양립적인 요소를 얻기 위하여 두 가지 저장장치를 사용하였다. 1차 저장장치는 용량은 작지만 매우 안정적인 구조를 갖추고 있었다.
우리는 저비용의 임베디드 장치에서 사용할 수 있는 FAT 파일시스템을 사용하면서 데이터를 안정적으로 기록하기 위하여, 일차적으로 작은 NAND 플래시 메모리에 로그 구조 형식으로 데이터를 기록한 후에, 이차적으로 FAT 파일시스템의 대용량 저장장치로 다시 데이터를 기록하는 데이터 저장 기법을 제시한다. 1차 저장장치인 NAND 플래시 메모리는 로그 구조의 저장 방식을 사용하여 데이터를 가장 안정적으로 기록한다.
저장 성능을 높이기 위해서 우리는 두 가지 방법을 결합하여 사용하였다. 첫 번째 방법은 매순간(0.
저장 성능을 높이기 위해서 우리는 두 가지 방법을 결합하여 사용하였다. 첫 번째 방법은 매순간(0.01초 단위) 발생되는 운행정보를 1차 저장장치의 각각 다른 페이지에 저장하는 것이 아니라, 여러 순간의 운행정보를 모아서 하나의 낸드 페이지에 저장한다. 그리하여 1차 저장장치에서 소모되는 시간을 단축하였다.
작은 값의 페이지 버전이 최신의 페이지이다. 현재 검색 페이지의 페이지 버전이 현재까지 발견한 페이지 버전보다 최신일 경우에 그 블록의 다음 페이지도 읽어서 페이지 버전을 비교한다. 그러므로 블록 3의 모든 페이지들을 읽어야 한다.
대상 데이터
1차 저장 장치로 사용한 낸드 플래시 메모리는 10만 번 쓰기와 읽기를 반복할 수 있고, 오류정정코드가 필요하지 않고, 32개의 블록으로 구성되어 있으며, 각 블록은 256바이트의 256개 페이지들로 구성되어 있는 SLC 낸드이다. 첫 번째와 두 번째 블록(메인 메타 블록)은 시스템의 고정 정보 즉, 장치의 고유식별번호, 자동차번호, 사용자등록번호 등이 저장된다.
FTL 등의 소프트웨어를 추가로 필요로 한다. 그래서 개발 기간과 비용을 줄이기 위해서 ECC 및 FTL이 이미 들어 있는 SD카드를 선택하였다.
성능/효과
빠르게 저장할수록 예기지 않은 상황으로 인한 데이터 손실을 방지할 수 있다. 데이터 저장 속도를 높이기 위하여 한 개의 낸드 페이지에 여러 기록을 모아서 기록하고, 파일의 열기와 닫기 빈도를 조절함으로써 기본적인 방식에 비해서 쓰기 시간을 20분의 1수준으로 감소하였다.
그런데 저사양의 내장형 시스템에서는 빠르게 기록하는 것이 문제가 된다. 본 장치에서는 기본적인 저장방식으로는 충격 전 10초 과거 운행 정보를 저장하기 위해서 40초의 시간이 소모되었다. 그러나 저장 효율을 높이는 기술을 사용하여 2초 내에 과거 10초 운행정보를 저장하였다.
하나의 낸드 페이지에 8개의 운행기록을 모아서 기록하고 10개 낸드 페이지 단위로 파일을 열어 10개의 낸드 페이지에 담긴 운행기록을 2차 저장장치로 저장하고 파일을 닫음으로써, 이런 방법을 사용하지 않을 때(Fig. 9에서 한 데이터페이지에 포함되는 운행기록개수는 1, x축은 1) 57초가 소모되는 성능을 2초로 낮출 수 있었다.
후속연구
본 논문에서 제안하는 기록 방식은 디지털 운행기록장치 뿐만 아니라 최대한 안정적이면서 저비용의 하드웨어로 데이터를 저장해야하는 응용분야에도 적용하여 사용할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
디지털 자동차운행기록계란?
디지털 자동차운행기록계는 교통안전법에 따라 자동차의 운행상황과 교통사고 상황과 함께 자동차의 속도, 거리, 브레이크 상황, 가속도, GPS 위치 등을 자동적으로 저장장치에 기록하는 장치이다. 유럽에서는 디지털 자동차운행기록계 장착이 2005년부터 모든 트럭에게 의무화되어 있고, 대한민국은 2011년부터 신규로 등록되는 사업용 차량은 의무적으로 장착해야 하며, 해가 지날수록 의무적으로 장착해야하는 자동차의 범위가 확대되어가고 있다.
전자식 운행기록장치는 어떤 기술들을 포함하고 있어야 하는가?
전자식 운행기록장치는 1Hz 이상의 성능을 가지는 위치 추적장치, 6개월 이상의 1초 단위 데이터를 기록/저장할 수 있는 기억장치, 장치에서 습득한 운행기록 정보를 분석 장비로 전송하기 위하여 범용적으로 유통되는 이동식 기억장치 등을 포함하고 있어야 한다.
디지털 자동차운행기록계는 무엇을 분석하기 위해 사용하는가?
유럽에서는 디지털 자동차운행기록계 장착이 2005년부터 모든 트럭에게 의무화되어 있고, 대한민국은 2011년부터 신규로 등록되는 사업용 차량은 의무적으로 장착해야 하며, 해가 지날수록 의무적으로 장착해야하는 자동차의 범위가 확대되어가고 있다. 이 장치는 운전자의 일일 운행 현황 분석 및 사고 분석을 위하여 사용된다. 자동차 사고는 장치의 안정성을 예측불가능하게 한다.
참고문헌 (13)
Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, "Management guidelines on driving record and devices", Notification 2010-667 of Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, September, 2010.
K. Lemke, C. Paar, and M. Wolf, "Embedded Security in Cars", Springer. 2006.
Serim Park, "Mandatory of installing digital tachographs for commercial cars", ITToday, July 22, 2010.
M. Cao, T. Y. Ts'o, B, Pulavarty, S. Bhattacharya, A. Dilger, and A. Tomas, "State of the Art: Where we are with the Ext3 filesystem", Proc. of the Linux Symposium, pp.69-96, July, 2005.
A. Mathur, M. Cao, S. Bhattacharya, A. Dilger, and A. Tomas, "The new ext4 filesystem: current status and future plans", Proc. of the Linux Symposium, pp.21-33. June, 2007.
Daniel Robbins, "Common threads: Advanced filesystem implementor's guide, Part 9, Introducing XFS". Developer Works. IBM. Jan., 2002.
R. Russon and Y. Fledel, "NTFS Documentation", http://www.sourceforge.net, June, 2004.
S. Best, "JFS Overview", IBM, Jan., 2000.
D. Woodhouse, "JFFS: The journaling flash file system", Proc. of the Linux Symposium, 2001.
C. Manning, "YAFFS: Yet Another Flash File System", http://www.aleph1.co.uk/yaffs, 2004.
S.H. Lim, K.H. Kim, "An Efficient NAND Flash File System for Flash Memory Storage", IEEE Trans. on Computers, pp.906-912, Vol.55, No.7, July, 2006.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.