u-응용서비스지원멀티상황인식모델구현
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Transcript u-응용서비스지원멀티상황인식모델구현
u-응용서비스 지원 멀티 상황인식 모델 구현
Implementation of Multi-Context Aware Model Support for
u-Application Services
원광대학교 컴퓨터 공학과
이희정
WONKWANG UNIVERSITY
Distributed Computing & Database Lab.
목
차
서론
연구 배경 및 필요성
연구 목적
관련연구
상황 모델 및 상황정보 시스템
상황 정보 적용
분산객체그룹 프레임워크
멀티 상황인식 모델의 설계 및 구현
멀티도메인
상황정보 인식
멀티 상황 인식 모델
멀티 센서정보 수집을 위한 디바이스매니저
멀티상황인식 모델 기반 u-응용의 구현 및 수행결과
u-응용 시나리오
u-응용 수행환경
u-응용수행결과
결론 및 향후 연구
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“서
론”
1. 연구 배경 및 필요성
2. 연구 목적
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서
론
연구 배경 및 필요성
유비쿼터스 컴퓨팅 환경의 발달
■ 다양한 유비쿼터스 센서를 통한 다양한 데이터 수집
수집된 정보의 의미 부여 필요
■ 시간, 공간에 영향 받지 않는 서비스 제공
다양한 응용 서비스 지원을 위한 정보 제공 필요
사용자 중심의 맞춤형 서비스의 요구
■ 상황 변화에 따른 사용자별 상황 정보 서비스 제공
상황인식 기술 필요
■ 능동적인 정보 제공의 필요
능동적인 상황 판단 및 서비스 제공 기술 필요
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서
론
연구 배경 및 필요성
다양한 응용 서비스 개발
■ 응용 서비스 개발 목적에 따라 서로 다른 정보 참조
정보 제공을 위한 공통 인터페이스 개발
■ 정보제공의 적시성 필요
필요한 정보 요청 시 실시간 데이터 제공
■ 안정적이고 효율적인 정보 제공 시스템 필요
서비스 제공에 필요한 정보의 요구에 정확한 정보 제공
■ 사용자 각각의 특성에 맞는 사용자 중심 서비스 요구
센서 중심이 아닌 다수의 다양한 사용자 특성에 맞는 서비스 제공
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서
론
연구 배경 및 필요성
기존의 응용 서비스 개발 방법
■ 유비쿼터스 센서들로부터 독자적인 정보 수집
수집된 정보가 사용자특성을 고려하지 않고 센서 특성만 고려하여
수집
■ 다수의 다양한 센서를 사용자별 데이터로 구분할 수 있는 방법
필요
다수의 사용자를 고려하지 않은 데이터 수집
■ 재사용성을 고려한 사용자 맞춤형 상황정보 수집 방법 필요
응용서비스 개발시마다 상황정보 수집 프로그램 제작
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서
론
연구 배경 및 필요성
기존의 상황 정보 수집
■ 유비쿼터스 센서들로부터 표준화된 형식 없이 독자적인 기준을
적용하여 수집
서로 다른 측정주기, 측정단위, 센서타입등
■ 이기종의 센서 정보를 통합 관리 어려움
독자적인 정보의 수집 및 저장 관리
■ 저장 공간의 낭비
수집된 모든 데이터를 저장
■ 애플리케이션에 따라 참조해야 하는 정보들이 제각기 일관성
없이 필요에 의해 센서로부터 수집되고 가공되어 활용
센서와 애플리케이션이 의존적인 구조로 구성
■ 사용자 특성을 고려하지 않은 상황정보 수집
센싱데이터를 동일하게 관리하여 사용자 특성을 부여하지 않음
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서
론
연구 목적
디바이스매니저를 통한 데이터 통합 수집 및 관리
■
■
■
■
■
이기종의 다양한 유비쿼터스 센서들로부터 데이터 통합 수집
수집된 데이터의 분석 및 불필요한 데이터의 통합 관리
응용서비스 최적지원을 위한 다량데이터 처리
다수의 사용자를 고려한 데이터 수집 및 관리
센서 및 기기를 그룹단위로 관리
U-응용 지원을 위한 멀티 상황인식 모델 제공
■
■
■
■
■
■
u-환경에서 수집된 정보의 재가공
다양한 응용서비스에 최적화된 상황 정보 제공
사용자 특성을 고려한 상황인식 정보 제공
능동적인 정보 서비스 제공
정보의 빈번한 접근방법 개선을 통한 시스템 성능 저하 문제 해결
확장 가능한 구조의 상황인식 모델 제공
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“ 관련 연구 ”
1. 상황모델 및 상황정보 시스템
2. 상황정보 적용
3. 분산객체그룹 프레임워크
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관련 연구
상황정보 모델링 방법 비교
분산조합
부분확인
표현되는
정보의질
불명확 정
보 대처
표현의
정규도
응용가능
성
Key-value
모델
-
-
△
△
△
○
마크업 기반
모델
○
◎
-
-
○
◎
그래픽 기반
모델
△
-
○
-
○
○
객체지향 기반
모델
◎
○
○
○
○
○
로직 기반
모델
◎
-
-
-
◎
△
온톨로지 기반
모델
◎
◎
○
○
◎
○
-: 지원안함, △ : 부족, ○ : 지원, ◎ : 우수
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관련 연구
상황인식 적용 비교
Context Toolkit
Gravity
Multifacet
제안모델
컴포넌트 기반
기술
○
-
○
○
서비스 기반
기술
-
○
-
-
적응성
-
○
○
○
확장성
-
-
-
○
상황정보
분리
○
-
-
○
-: 지원안함, ○ : 지원
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관련 연구
u-헬스케어 지원 분산 프레임워크
객체그룹 관리 관점
•분산응용을 구성하는 서비스 객체들
의 그룹지원 및 각 객체들의 등록과
철회관리, 접근보안관리, 이름과 속성
관리를 지원
분산서비스 관점
•분산응용지원을 위한 네이밍 서비스,
동적바인딩 서비스, 다중복객체 지원
서비스, 부하균형화 서비스, 그리고
응용그룹간의 연동서비스를 제공
유비쿼터스 환경에서 분산 서비스 요구사항 충족
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“ 멀티 상황 인식 모델 ”
1. 멀티도메인
2. 상황정보인식
3. 멀티 상황인식 모델
4. 디바이스매니저
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멀티 도메인
멀티 도메인
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상황정보 인식
상황정보 일반정의
상황종류
사용자 상황
신원적 상황
신체적 상황
공간적 상황
시간적 상황
출처 : 박승창,유비쿼터스 센서네트워크 기술
파라미터
자원적 상황
가용적 상황
-정상, 발병, 병환 중, 장애발생, 장애 중, 사망
-ID, PW, 성명, 영문명, 별명, 주민번호, 학번, 회원번호, 사번
-맥박, 혈압, 체온, 음성, 알코올, 마약, 당뇨, 임신, 비만, 출혈
-위치, 방향, 속도, 힘, 가속도, 고도, 경사도, 수평각, 수직각
-연, 월, 일, 시, 계절, 휴일, 일일 시간표, 출장 시간표
-온도, 습도, 조도, 소음, 산소량, 오존량, LNG, SO3, NH3, CO, CH4, 자외선, 방사선, 적외선, 전자파,
초고음파
-인접, 질문, 응답, 목격, 검토, 우선순위, 대기
-전원 on/off, 수/자동, on/off-line, log-in/out
-Idle/Active/Standby, Normal/Alarm/Failed, Ipv6주소 점유시간
-배터리, 디스플레이, 인터넷, 메모리(USB, RAM) OS Version
-신뢰도, 가용시간, 가용성능, 안정도, 안전도, EMC/EMI
접근적 상황
-스팸 메일, 바이러스, 침입탐지, 해킹, 크래킹, 미성년 금지, -흉기, 폭발물, 폭력, 폭언
사고적 상황
재해적 상황
-추돌, 화재, 타박상, 찰과상, 골절상
-해일, 폭풍, 태풍, 폭우, 폭설, 혹서, 가뭄, 혹한, 지진, 화산, 혜성충돌
-강도, 절도, 살해, 사기, 유괴, 강간, 파괴, 무단 침입, 밀매, 밀수, 마약복용, 방화, 가정폭력, 시설훼손
(스크래칭), 무단 방류, 방뇨, 아동(여성, 노약자)학대
-사업자등록증, 거래번호, 세금납부번호, 공급자, 공급받는자, EPC, -현금영수증 번호, 물품명, 서비
스명, 단가, 수량, 금액
환경적 상황
활동적 상황
컴퓨팅 상황
범죄적 상황
거래적 상황
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상황정보 인식
상황정보 간략화
상황종류
파라미터
비고
사용자 상황
-정상적인 활동
-비정상적인 활동
사용자의 주기적 활동 모니터링
(활동감지센서, 이벤트 발생여부등)
신원적 상황
-ID, PASSWORD, 성명
멀티 사용자를 위한 식별
(RFID 태그, Barcode, 공인인증서등)
신체적 상황
-맥박, 혈압, 체온, 당뇨, 비만
주기적/비주기적 측정
(바이오센서/측정기기, 병원기록데이터등)
공간적 상황
-위치, 이동방향
사용자 위치 및 이동방향
(활동감지센서, 이벤트 발생여부등)
시간적 상황
-연,월,일,시,계절,휴일
시스템 제공 시각
환경적 상황
-온도, 조도, 습도, Co2, 먼지량
가정내 센서로부터 발생되는 데이터
컴퓨팅 상황
-전원 및 스위치 on/off
가전기기, 스위치
자원적 상황
-배터리, MacAddress, 통신상태
센서 및 디바이스 서버
사고적 상황
-가스누출, 화재, 기절, 무단침입
가스밸브, 온도, CO2, 열감지 및 연기감지, 활동감지
센서등으로 발생되는 데이터
활동적 상황
-이동, 취침, 식사, 화장실, 샤워, 휴식, 청소, 사용자의 위치를 기반으로 멀티센싱을 통한 활동상
TV시청
황 매칭
재해적 상황
- 혹서, 혹한
사용자 설정값 기준 온도 범위 미달 및 초과데이터
범죄적 상황
- 주거 침입
사용자 위치 기준 도어센서 감지 데이터
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상황정보 인식
공통 상황 모델
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상황정보 인식
특정 상황 모델
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상황정보 인식
상황 정의
Context Activity
Location
Time
Sensor &
device
Person
User Profile
현관문 동작후
5분
N/A
오후 9시부터
오전 7시까지
비고
위치센서 및 활동감지 센서 감지 되지 않
을 경우
위치가 방이고 침대위에 있을 경우
위치가 방이고 침대위에 있으면서 사용자
취침 시간 상태
위치가 주방이고
가스밸브가 열려있고
주방에서 활동중일 경우
위치가 화장실이고
화장실변기센서가 동작중일 경우
외출
없음
없음
설정시간
현관문
사용자1
휴식
N/A
방
즉시
사용자1
취침
없음
방
설정시간
침대센서
조도센서
침대센서
식사
감지
주방
즉시
가스밸브센서
사용자1
활동감지센서
N/A
화장실
즉시
화장실문
화장실변기
사용자1
N/A
TV센서
사용자1
N/A
위치가 거실이고 TV센서가 동작중일 경우
N/A
도어 및 활동감지센서 동작시 위치변경
N/A
동절기 : 10~25
하절기 : 15~27
온도 : 35도이상
조도 : 350lx 이상
습도 :10%이하
외출후 현관문이 열리고 거실에 위치시
화장실이용 감지
사용자1
TV시청
감지
거실
즉시
이동
감지
감지
즉시
귀가
있음
실내온도주
있음
의
거실
즉시
활동감지센서
사용자1
도어감지센서
현관문
사용자1
N/A
계절상황
온도센서
사용자1
즉시
온도센서
조도센서
습도센서
N/A
사용자설정 범위 초과 나 미만시
온도,습도가 일정수준 이상시 주의, 조도
값이 일정수준 이상시 경보
화재
N/A
N/A
침입
감지
방,
즉시
화장실,주방
현관문센서
거실센서
사용자1
N/A
방이나 화장실등에 위치할 경우 현관문
열림
위급
없음
방
침대센서
사용자1
오후 9시부터
오전 7시까지
취침시간이 지나서 30분이상 동작이 감지
되지 않을 경우
즉시
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멀티 상황인식 모델
멀티 상황인식 모델 전체 구조
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멀티 상황인식 모델
구성 요소의 기능
물리적 요소
■ 다수의 다양한 센서 또는 Device 그룹으로 구성
디바이스 매니저
상황정보계층
DOGF
멀티상황인식모델
응용 서비스
■ 다수 사용자의 다양한 센서 또는 장치로부터 수집된 스트림 정보
관리하여 메세지큐에 저장
■ 다양한 센서 추출 데이터, 사용자 프로파일 정보
■ 기본정보, 상황정보로 구성
■ 객체그룹관리 서비스를 통해 최적의 분산 서비스 제공
■ 물리장치와 상위 응용 사이의 통신을 책임
■ 응용 서비스와 DOGF의 사이에서 상호작용을 통해 정보 제공
■ 수집된 상황으로 2차 추론 정보 제공
■ 실시간 분산 객체 모델로 구성, 다양한 서비스 지원
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멀티 상황인식 모델
멀티 상황인식 모델
서비스 컴포넌트와 DOGF 사이에 존재
정보 제공을 위한 인터페이스 제공
데이터베이스로부터 응용 서비스에 필요한 정보를 적시에 제공
DOGF와의 상호작용을 통해 광역적인 자원의 활용
서비스 컴포넌트와의 상호작용을 통해 응용 서비스 개발 지원
정보 수집 방법의 개선을 통한 시스템 성능 향상
상황인식 기반 맞춤형 서비스 제공
능동적인 서비스 제공
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멀티 상황인식 모델
상황 정보 모델링
Protégé를 이용하여 온톨로지 모델링
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멀티 상황인식 모델
상황 정보 추론
Semweb 을 이용하여 상황 질의 추론
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멀티상황 인식 모델
멀티상황인식 모델과 서비스 컴포넌트의 상호작용
Application
①
개인별
신상정보
관리
실내환경
정보
위치정보
관리
⑧
개인별
특성정보
관리
응급상황
관리
②
쾌적환경
관리
현재상황
관리
컨텐츠
관리
⑦
Context _info
③
⑥
Location_info
③
⑥
③
User_Profile
⑤
Message Queue
④
⑤
⑥
Service_info
④
⑤
OWL Data
Legend
request
return
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멀티상황 인식 모델
멀티상황인식 모델과 서비스 컴포넌트의 상호작용
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디바이스매니저
디바이스 매니저
데이터 통합 수집
다수의 다양한 센서의 데이터 통합 수집
데이터 관리
수집된 데이터의 분석 및 불필요한 데이터의 처리
데이터 상위계층에 전달
상위 계층에 처리된 데이터 전송
ON/OFF
센서 및 스위치
물리적 센서 상황
위치
공간 상황
혈압, 당뇨
맥박
신체 상황
온도, 조도
습도,
환경 상황
디바이스매니저
Message Queue
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디바이스매니저
디바이스 매니저
Multi Input Monitoring
이기종 센서의 측정 주기적 특성에 따라 스트림 데이터가 수신되는지 여부 모니터링
Data Collection
수신된 스트림 데이터를 의미 있는 값으로 추출
Data Management
의미 있는 값으로 추출된 정보를 센서의 특성에 따라 관리
Message Processor
관리된 정보를 메세지큐 저장
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디바이스매니저
디바이스매니저 실행결과
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“멀티 상황인식 모델이 적용된 u-응용”
1. u-응용 시나리오
1. u-응용
u-헬스케어
응용 수행 환경
2.
수행환경
3. u-응용 수행결과 및 평가
4. 수행 동영상
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u-응용 시나리오
u-응용 시나리오 1
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u-응용 시나리오
u-응용 시나리오 2
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u-응용 수행환경
u-응용 수행환경 물리적 구성
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u-응용 수행환경
u-응용 시스템 구성도
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u-응용 수행 결과
u-응용 수행 결과
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u-응용 수행 결과
u-응용 수행 결과
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u-응용 수행 결과
u-응용 수행 결과
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u-응용 수행 결과
u-응용 수행 결과
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“ 결론 및 향후 연구 ”
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결론 및 향후 연구
본 논문에서는
유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 u-응용지원을 위한
멀티 상황인증 모델 설계 및 구현
U-응용지원을 위한 멀티상황인증 모델 목적
■ 응용 서비스 개발 지원을 위한 적응형 정보 서비스 제공
■ DOGF와의 상호작용을 통한 광역적인 자원의 활용
■ 센서 매니저를 통한 이기종의 센서 정보 수집 및 관리
■ 액티브 모델을 통한 정보의 빈번한 접근방법 개선
■ 서비스 컴포넌트의 재사용을 통한 응용 서비스 개발의 생산성
증가
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결론 및 향후 연구
활용 검증
■ 홈 환경의 u-헬스케어 응용 서비스를 다양한 시스템 환경에 적
용하여 적응형 정보 서비스 지원 분산 프레임워크의 수행 검증
향후 연구
■ 다양한 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에 필드 테스트를 통해 신뢰성
향상
■ 센서간 인증처리 및 보안
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