초록 ▼

연구개요
o 연구목표
- 지능형 엣지 컴퓨팅(I-MEC: Intelligent Multi-access/Mobile Edge Computing) 환경에서, 다양한 AI-Powered 서비스에서 요구되는 저지연/고성능 컴퓨팅을 수행하도록 edge의 통신/컴퓨팅 자원 최적화 방안 연구
o 연구의 필요성
- data-centric 응용의 폭발적 증가에 따라 데이터의 처리요구가 증가하였음.
- 클라우드 기반 데이터처리는 컴퓨팅 파워에서 강점을 가지나, 데이터를 클라우드로 전송해서 처리결과를 받아야 하는 특성상,

연구개요
o 연구목표
- 지능형 엣지 컴퓨팅(I-MEC: Intelligent Multi-access/Mobile Edge Computing) 환경에서, 다양한 AI-Powered 서비스에서 요구되는 저지연/고성능 컴퓨팅을 수행하도록 edge의 통신/컴퓨팅 자원 최적화 방안 연구
o 연구의 필요성
- data-centric 응용의 폭발적 증가에 따라 데이터의 처리요구가 증가하였음.
- 클라우드 기반 데이터처리는 컴퓨팅 파워에서 강점을 가지나, 데이터를 클라우드로 전송해서 처리결과를 받아야 하는 특성상, 클라우드와 단말간의 먼 거리는 지연증가를 야기하므로 엣지/단말에서 컴퓨팅을 직접수행하는 개념인 MEC가 제안
- MEC는 엣지 컴퓨팅은 기존의 클라우드 컴퓨팅에 비해 상대적으로 자원이 한정적이기 때문에 컴퓨팅 자원의 효율적인 관리방안이 필요함.

연구 목표대비 연구결과
o 1차년도 (달성)
- 주파수 효율성의 최적화를 위해 실시간 무선 채널의 측정이 선행되어야 하며, 이로 인해 추가적인 지연 시간이 발생하게 됨. 채널 측정 지연과 태스크 off-loading사이의 트레이드오프 동역학을 최적화 하는 알고리즘을 제안
o 2차년도 (달성)
- I-MEC 환경에서의 단말/엣지/클라우드의 계층별 컴퓨팅자원, 그리고 컴퓨팅 계층간/계층내 기기 간 데이터 전송에 사용되는 네트워킹 자원할당 trade-off(저지연/학습 모델 정확도), privacy등의 문제를, I-MEC의 주요 사용목적에 따라 포괄 하여 해결
- 실제의 셀룰러 환경에서 악성 코드 탐지방법의 I-MEC의 응용을 고려, 최신 안드로이드 악성앱 데이터 CICMalDroid 2020를 사용, client availability, data/device heterogeneity, prvacy preservation, energy consumption, communication costs 등의 제약조건을 고려한 연합학습 문제를 실험적으로 검증
o 3차년도 (달성)
- time-varying task queue의 dynamics와, 무선 채널링크의 변화를 고려, short-term 측면에서의 최적화가 아닌, long-term 측면에서의 시스템 최적화를 수행함.
- I-MEC환경에서의 자원 최적화 문제를 Deep Q-Network 강화학습 네트워크로 formulation하고, task arrival rate, 채널의 통계적 특성을 학습하여 long-term 측면에서 태스크 처리 시간, task queue overflow 확률을 최소화


연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
o 지능형 엣지 기술은, 5G시대, 나아가 6G시대의 개막에 발맞추어, 컴퓨팅 부하 분산과 저지연 AI-Powered 서비스를 제공하여, 정보화시대의 일상생활과 융합되어 삶의 질을 향상시키고 인명과 재산 피해를 경감할 수 있다는 점에서 중요함.
o 본 과제의 제안시기에 예측되었던 연구들이 보고서의 제출시기인 2023년 초 현재 대부분의 I-MEC에 관련된 기술이 상당히 성숙하였음. 연구 중인 내용들이 완료되고, 불명확하거나 증명되지 않았던 사실들이 증명되었음. 관련 분야는, 이제 스웜학습 등 새로운 기술의 도약, 혁신, 진화를 기대하고 있는 실정임.
o 연구결과를 통해 서비스, 학문/기술적, 산업·경제적 측면에서 다방면의 효과를 기대
o I-MEC 기술은 Amazon, Microsoft 등 글로벌 IT기업이 지난 10여년간 클라우드 서비스에서의 성공/기술우위를 바탕으로 기술연구개발, 서비스 제공에 매진하고 있음.
o 국내 I-MEC 기반 시설 구축을 가속화하고 AI-Powered/IoT 서비스 산업의 활성화에도 기여하고, 장기적으로는 I-MEC 기술을 통해 초저지연·고성능 컴퓨팅을 지역적 한계 없이 가능하도록 하여 각종 IoT 기기, 모바일, 도시 인프라, 건물 내 센서가 서로 소통하여 사용자 편의성을 제공하는 스마트시티 구축에 기여할 것이며 궁극적으로는 국민 삶의 질 향상에 기여할 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 10
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 11
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 20