초록 ▼

□ 연구개발 목표
IoT (Internet of Things), USN (Ubiquitous Sensor Network), MANET (Mobile Ad-hoc NETwork) 등의 출현으로 지금보다 수백~수천 배 큰 대규모 네트워크가 생성될 것이다. 여기서 발생하는 대용량의 트래픽으로 인해 네트워크의 큰 부하가 발생할 수 있으며 서버부하, 접속속도 저하 등 다양한 문제점을 야기한다. 현재 분산 환경으로 구성된 네트워크 관리 플랫폼으로는 이러한 문제에 대해 효율적인 대처가 어렵기 때문에 관리자의 최소 개입으로 네트워크를 관리할

□ 연구개발 목표
IoT (Internet of Things), USN (Ubiquitous Sensor Network), MANET (Mobile Ad-hoc NETwork) 등의 출현으로 지금보다 수백~수천 배 큰 대규모 네트워크가 생성될 것이다. 여기서 발생하는 대용량의 트래픽으로 인해 네트워크의 큰 부하가 발생할 수 있으며 서버부하, 접속속도 저하 등 다양한 문제점을 야기한다. 현재 분산 환경으로 구성된 네트워크 관리 플랫폼으로는 이러한 문제에 대해 효율적인 대처가 어렵기 때문에 관리자의 최소 개입으로 네트워크를 관리할 수 있는 진화된 중앙집중 환경(SDN 환경)의 생체모방형 자율 제어/관리 핵심기술을 연구한다. 이를 통해 생체모방 자율 제어 시스템 및 자율 관리/통합 플랫폼 구축을 목표로 하고 본 과제에서 파생되는 개발 핵심기술들은 SW 등록, 특허 출원/등록으로 IPR을 선점한다.

□ 연구개발 내용
대규모 IoT 단말과 서로 다른 이종의 유무선 네트워크(셀룰라, 무선랜, 센서네트워크 등)의 자율제어/관리를 위해 NFV (Network Function Virtualization) 기반 네트워크 자율 제어와 SDN(Software Defined Network) 컨트롤러를 이용한 자율 관리 방법을 연구하고 이를 통해 생체모방 자율 제어 시스템 및 자율 관리/통합 플랫폼을 구축한다. 세부 연구내용은 아래와 같다.

○ 자율 제어/관리 연구를 위한 생체모방 모델 분석
○ 에이전트 및 노드의 네트워크 자율 장애 발생 인지 및 자율 경로 회복 기능 평가
○ 지역 내 에이전트 및 노드 간 자율 동기화 기능 평가
○ 복수 자율 제어 알고리즘을 지원하는 L2/L3 계층제어 및 정보관리 기능 성능평가
○ 자율 제어 장비간 자율 관리기능의 실시간 제어 및 정보동기화 기능 평가
○ 네트워크 상태 변화에 적응 가능한 네트워크 자율 관리 연구 및 최적화 기능 점검
○ 네트워크 자율 관리를 위한 SDN/NFV Hybrid 테스트베드 검증
○ 생체모방 자율 제어 시스템 및 자율 관리/통합 플랫폼 검증
○ 프레임워크 SW 구현 및 자율 구성관리 SW 평가

□ 연구개발성과
○ 자율제어 기반 알고리즘 성능 측정 가시화 소프트웨어 개발 및 성능평가
○ 자율제어 네트워킹 플랫폼 및 네트워크 구성 소프트웨어 개발 및 성능평가
○ SDN 기반 상황인지형 리엑티브, 프로엑티브, 리플렉티브 방식의 시스템 평가
○ 자율 관리를 위한 네트워크 구성관리 소프트웨어 평가
○ 생체 모방형 에이전트 환경에서의 지역적 라우팅 제어 및 동기화 알고리즘 평가
○ 네트워크의 이상 및 상태변화를 탐지하여 이를 알려주는 소프트웨어 검증
○ 소프트웨어 기반 라우팅 프로토콜 구현 지원 플랫폼 검증

경제적․산업적 측면 기대효과
○ 자율 제어 라우팅 기술과 동기화 기술은 인간의 개입 없이 사물 간 협력하에 센싱, 정보 처리 및 통제가 가능한 지능적 자율 제어 네트워크 핵심 기술임.
항공 분야, 차량 분야, 산업 분야 등에 고도화된 자동화 환경을 제공하여 제품경쟁력을 확보할 수 있을 뿐 아니라 해당 관련 분야 전체에 부가가치 창출
○ 2020년을 상용화 목표로 하는 5G 이동통신 기술개발이 2013년을 기점으로 전세계적으로 활발하게 시작되었으며, 5G의 핵심 요구사항으로 수십-수백억개의 IoT/M2M 단말을 지원하면서 스스로 망을 구성하고 유지하는 기술이 부각되고 있음. 따라서 자율 제어/자율 관리가 가능한 네트워크 에이전트 기술은 5G 네트워크와 단말의 핵심 기술로서 부상할 가능성이 큼
○ 자율 제어 및 관리의 핵심원천기술에 대한 테스트베드 구축 및 대규모 산학연계 사업화를 통해 초기 시장을 창출하고 기술 선점을 통해 국제 시장에서의 제품 경쟁력 우위를 확보할 수 있을 것으로 기대됨

사회적 측면 기대효과
○ IoT를 통한 스마트 홈, 스마트 오피스 환경으로의 발전을 통해 편리한 IT 라이프를 가질 수 있게 될 것이며, 안전한 집, 깨끗한 집, 편리한 업무 환경 등을 제공하여 인간 삶의 질 향상을 기대함
○ 정상적인 네트워크 상황에서는 인간의 개입이 없는 자율적인 네트워크의 판단으로 비용이 절감되기 때문에 사용자에게 보다 저렴한 서비스를 제공하고,사고나 재난시에는 인간의 조치 이전에 최단 시간에 최적의 통신 환경을 복원하여 인간의 생명 구조와 연장을 가능하게 함
○ 혁신적인 아이디어를 학교에서 인큐베이팅하고 기업으로 연계하여 창출해 나갈수 있는 창조적이고 실용적인 인재양성을 함. 또한 연구참여를 통해 참여연구원의 광범위한 분야에서 기초지식 및 기술의 습득 기회를 부여하고 미래 해당 분야 고급전문 인력을 양성하고 배출된 연구보조원 인력은 자율 자율 제어 네트워크 전문인력으로 사회 진출할 수 있도록 기여함

□ 활용계획 및 기대효과
활용 계획
대규모 기기가 산재하는 미래 IoT 환경 구현을 위해 국내외 기관과 대학들이 표준화 연구를 진행하고 있는 상황에서 본 연구의 결과물인 생체모방 자율 제어/관리 기술은 국제 표준화 기술을 주도하여 파생 연구를 주도하는 효과를 줄 것으로 기대한다. 또한 다양한 네트워크를 위한 자율관리 핵심 IPR 및 SW 원천 기술을 통해 국제시장에서의 기술 경쟁력를 가능하게 한다. 본 과제에서의 결과물은 다음과 같이 활용가능하다.
○ 지역적 라우팅 제어 및 장애 극복 알고리즘을 통하여 무인 항공 및 차량 제어 기술에 활용
○ 유무선 연동 네트워크 환경, 이종 네트워크 환경 등 다양한 네트워크 환경에서도 라우팅이 가능하기 때문에 IoT, WoT Web of Things) 등 다양한 환경에서 활용 예상
○ 5G 네트워크에서 셀룰라, WLAN핫스팟, TV-White 스페이스 등 이종의 복합망 환경에서 현재 수준의 가입비보다 10~100배 저렴한 IoT 단말 서비스 환경을 지원함
○ SDN 기반의 SW 중심 네트워크에서 학생, 연구원, 네트워크 사업자, 서비스 사업자가 De-Facto-Standard 형태의 오픈소스를 기반으로 하고, 자율적으로 실증/상용 망을구축하여 새로운 사업을 창출하도록 유도
○ SDN/NFV Hybrid 테스트베드를 구축하고 오픈하여 학생, 연구원 등이 제안한 다양한 기법을 실제네트워크와 유사한 환경에 적용할 수 있도록 제공
○ 자율 제어 및 관리 기법에 관한 SW를 개발하고 이를 모듈화 함으로써 다양한 분야에 적용하여 사용할 수 있도록 제공
○ 생체모방 API를 제공함으로써 네트워크뿐만 아니라 생체모방 자율 제어가 필요한 다양한 로봇, 스마트 폰 등을 이용한 연구 분야에서 활용가능

기술적 측명 기대효과
○ 다양한 네트워크를 위한 자동 관리 핵심 IPR (Intellectual Property Right) 및 SW 원천 기술을 통해 국제시장에서의 제품 경쟁력 확보함. 본 연구의 성과물은 SW 등록, 특허 출원 및등록을 진행하고 결과물을 통해 관리모델을 제시하여 자율 제어 선도 국가 실현 하고자 함
○ 대규모 노드가 산재하는 미래 IoT 환경 구현을 위해 국내외 기관과 대학들이 표준화 연구를 진행하고 있는 상황임. 본 연구의 결과물인 생체 모방 라우팅 기술과 동기화기술은 국제 표준화 기술을 주도하여 파생 연구를 주도하는 효과를 줄 것으로 기대함
○ 자율 제어 네트워크 알고리즘의 성능 검증 SW를 통해 연구의 목적성을 확고히 하고 기준점을 제공할 수 있을 것으로 기대되며, 성능 검증을 통해 우수한 알고리즘 개발에 대한 연구를 활발히 할 수 있을 것으로 기대됨
○ ETSI는 2013년 4월 AFI (Industry Specification Group: Autonomic network engineering for the self-managing Future Internet) GANA (Generic Autonomic Network Architecture) 모델을 통해서 네트워킹 장비의 자율 제어/자율 관리를 지원하기 위한 참조모델과 노드간/노드-컨트롤러간 정보교환 요구사항을 규정하였음. 이는 네트워크 자율 제어/자율 관리 부문이 이론적 연구에서 개발로의 단계로 이전을 진행하고 있는 것을 의미함. 특히 2013년을 기점으로 SDN의 확산에 따라 지능화된 네트워크에 대한 기술 요구가 급격하게 증가하고 있기에, 에이전트 솔루션과 중앙 집중화된 SDN 컨트롤러 등에서 많은 연구요구와 기술개발이 기대됨

(출처 : 연구요약문 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 정보통신·방송 연구개발 최종 보고서 ... 2
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 7
• 목차 ... 8
• 연구요약문 ... 10
• 1. 연구개발 목표 및 결과 ... 13
• 가. 최종 목표 ... 13
• 나. 2019년 6차년도 연구개발 목표 및 결과 ... 15
• 2. 연구 범위 및 연구 수행 방법 ... 25
• 가. 연구 범위 및 추진 전략 ... 25
• 나. 연구 개발방안 ... 28
• 다. 개발 절차 ... 29
• 라. 구현 품질관리 방안 ... 31
• 마. 과제 수행 활용 도구 ... 32
• 3. 연구개발 목표의 달성도 및 자체 평가 ... 33
• 가. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 33
• 나. 연구개발성과 및 평가 ... 34
• 다. 2019년 6차년도 정량적 연구성과 목표 및 달성도 ... 40
• 4. 연구개발성과 ... 41
• 가. 지식재산권 (특허, 실용신안, 의장, 디자인, 상표, 규격, 신품종, 프로그램) ... 41
• 나. 국내외 논문 게재 ... 44
• 다. 국내 및 국제학술회의 발표 ... 49
• 라. 저작권 (소프트웨어, 서적 등) ... 50
• 마. 기술요약정보 (기술문서) ... 52
• 5. 구매 금액이 3천만원 이상인 연구시설·장비 구축 현황 ... 53
• 6. 연구개발비 집행 실적 ... 54
• 가. 6차년도 집행 총괄표 ... 54
• 나. 주관기관 : 성균관대학교 ... 55
• 다. 참여기관 : 건국대학교 ... 56
• 라. 참여기관 : 경희대학교 ... 57
• 마. 참여기관 : ㈜넥스다임 ... 58
• 7. 연구 수행에 따른 문제점 및 개선 방향 ... 59
• 8. 중요 연구 변경 사항 ... 60
• 9. 기타 건의 사항 ... 60
• 붙임1. 자체 보안관리 진단표 ... 61
• 붙임2. 연구실 안전조치 이행표 ... 62
• 붙임3. 특허 및 성능평가 증빙 자료 ... 63
• 끝페이지 ... 68