초록 ▼

□ 연구개요
차량과 ICT 기술의 결합으로 스마트카의 등장이 가속화되고 있는데, 이는 운전자의 안전과 편의성을 향상시키고, 차량 사물인터넷(Vehicular IoT)이란 개념으로 다양한 사용자 맞춤형 서비스 산업을 유발하고 있다. 특히 5G 기술을 활용한 차량 IoT 서비스는 클라우드 기반의 자원할당이 가진 한계를 극복하기 위해 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC) 기술을 도입하고 있다. 이러한 환경에서는 각 차량의 이동 특성과 서비스 요구에 맞게 자원을 효율적으로 할당할 수 있는 기법이 필요하며, 이를위해 본 연구는 심층강화학습기반의

□ 연구개요
차량과 ICT 기술의 결합으로 스마트카의 등장이 가속화되고 있는데, 이는 운전자의 안전과 편의성을 향상시키고, 차량 사물인터넷(Vehicular IoT)이란 개념으로 다양한 사용자 맞춤형 서비스 산업을 유발하고 있다. 특히 5G 기술을 활용한 차량 IoT 서비스는 클라우드 기반의 자원할당이 가진 한계를 극복하기 위해 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC) 기술을 도입하고 있다. 이러한 환경에서는 각 차량의 이동 특성과 서비스 요구에 맞게 자원을 효율적으로 할당할 수 있는 기법이 필요하며, 이를위해 본 연구는 심층강화학습기반의 연합학습기법을 활용하여 지능형 자원할당기법을 개발하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
[1차년도]
MEC 시스템 환경을 설계한 후, 차량 IoT 서비스 품질을 보장하기 위한 자원 할당 문제를 정의하고, 이를 해결하기 위해 심층강화학습기반의 자원할당 최적화 기법을 설계하였다. 특히, 차량의 이동성과 가용 자원 및 시간을 고려하여 MEC 서버 간 자원을 최적화하는 마이그레이션 기술과 MEC 서버와 차량 간의 자원을 최적화하는 오프로딩 기술을 개발하였다. 이를 통하여, 차량이 이동하는 동적인 환경에서 시스템 내 자원을 최적화하고 차량 IoT 서비스의 품질을 향상시켰다.
[2차년도]
1차년도 보다 확장된 MEC 시스템 환경, 즉 시간과 공간 도메인에서 동적이고 이질적인 특성을 가지는 통신과 컴퓨팅 자원 요청을 지원하기 위해 연합학습 프레임워크를 설계하였다. 연합학습 기법을 도입함으로써 심층강화학습 기법의 성능을 향상시킬 수 있었다. 이러한 연합학습 프레임워크 개발을 통하여 시간과 공간 도메인에서 발생하는 이질적인 데이터에 대해 보다 잘 일반화할 수 있는 모델을 구축하였다.
[3차년도]
2차년도에서 설계된 연합학습 프레임워크 위에, 1차년도에 설계된 심층강화학습 기반 자원할당 기법을 적용한 지능형 자원할당 최적화 기법을 개발하였고, 해당 기술에 대하여 다각적인 측면에서 성능평가를 수행하였다. 이를 위해 온라인 상에서 공개되어 있는 연합학습 오픈 프레임워크 및 실제 차량 IoT 데이터셋을 활용하여 본 과제에서 제안한 심층강화학습기반 연합학습 기법의 성능평가 및 기법 최적화를 진행하였다. 이러한 성능평가 결과를 기반으로 1, 2차년도에 제안된 최적화 기법을 고도화하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
5G MEC 환경에서 차량 IoT 서비스를 위한 심층강화학습기반 연합학습의 자원 할당 기법을 개발함으로써, 차량의 이동에 따라 발생하는 동적인 환경에 효과적으로 대응하고 차량 IoT 서비스의 품질을 향상시켰다. 이는 스마트 도시, 스마트 도로 시스템 뿐만 아니라 스마트 그리드, 의료 분야 등 다양한 분야에 적용할 수 있으며, 이를 통해 산업의 발전과 혁신을 이끌어낼 수 있을 것으로 전망된다. 또한, 본 연구로 창출될 기술적 혁신은 차량 IoT 서비스 산업의 성장과 경쟁력 강화에 기여할 뿐만 아니라, 차량 IoT 서비스 및 중앙 클라우드 시스템에서 발생하는 대규모 데이터 처리 및 운영 비용을 절감할 수 있다. 그리고 5G 엣지컴퓨팅 기술분야의 차량통신 영역에서의 표준화된 차량 통신 영역의 발전에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

(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 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 33