KR101421601B1 - 사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법 - Google Patents

사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법 Download PDF

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    • H04L67/62—Establishing a time schedule for servicing the requests

Abstract

사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법은, 서로 다른 지역에 위치한 다수의 서비스 노드(Service Node)들이 네트워크를 통하여 연결된 사이버 물리시스템에 적용되며, 다수의 서비스 노드들 중 임의의 서비스 노드가 자신의 서비스(Service) 구역에서 이동하는 서비스 상대 노드(Serviced Node)에게 서비스를 수행하는 경우 상기 서비스 구역에 설정된 서비스 수행 마감시간 내에 상기 서비스를 수행할 수 있는가를 확인하는 단계; 와 임의의 서비스 노드가 상기 서비스를 서비스 수행 마감시간 내에 수행가능한 경우 상기 서비스를 처리하며 수행가능하지 못한 경우 자신을 제외한 서비스 노드들에게 상기 서비스의 수행을 요청하여 상기 서비스가 수행되도록 하는 단계를 포함한다.

Description

사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법{REAL TIME SCHEDULING METHOD OF CYBER PHYSICAL SYSTEM}
본 발명은 사이버 물리시스템의 실시간 스케줄링 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 서로 다른 지역에 위치한 다수의 서비스 노드들이 네트워크를 통하여 연결된 사이버 물리시스템에서 서비스 수행 마감시간의 연장을 통해서 이동하는 복수의 서비스 상대 노드들에게 서비스를 수행하는 기술에 관한 것이다.
사이버 물리시스템은 다수의 임베디드 시스템들이 네트워크로 구성된 사이버 시스템과 현실세계인 물리시스템(생활공간과 산업공간의 기구, 기계, 디바이스(device), 시설 등)이 밀접하게 연계되어 사용자에게 유용하고 편리한 서비스를 제공한다.
고성능 하드웨어와 소프트웨어 개발에 주력이 된 임베디드 시스템과 달리 국방, 로봇, 에너지, 헬스케어(healthcare), 교통, 엔터테인먼트(entertainment) 등 다양한 현실세계에서 고 신뢰성과 지속성을 요구하는 사이버 물리시스템의 응용분야가 새로운 산업분야로 각광받고 있다.
사이버 물리시스템에서는 서비스 상대 노드가 한 지역에서 다른 지역으로 이동하는 경우가 발생하고 있다. 예를 들어 서비스 상대 노드는 실시간 이동하는 표적일 수 있다.
그런데 이처럼 움직이는 서비스 상대 노드가 복수인 경우 서비스 수행 마감시간 내에 모든 서비스 상대 노드들에게 서비스를 수행하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-1081157호(등록일: 2011년 11월 01일)가 있다.
서로 다른 지역에 위치한 다수의 서비스 노드들이 네트워크를 통하여 연결된 사이버 물리시스템에서 서비스 수행 마감시간의 연장을 통해서 이동하는 복수의 서비스 상대 노드들에게 서비스를 수행할 수 있도록 한 사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법이 제안된다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법은, 서로 다른 지역에 위치한 다수의 서비스 노드(Service Node)들이 네트워크를 통하여 연결된 사이버 물리시스템에 적용되며, 다수의 서비스 노드들 중 임의의 서비스 노드가 자신의 서비스(Service) 구역에서 이동하는 서비스 상대 노드(Serviced Node)에게 서비스를 수행하는 경우 상기 서비스 구역에 설정된 서비스 수행 마감시간 내에 상기 서비스를 수행할 수 있는가를 확인하는 단계; 와 임의의 서비스 노드가 상기 서비스를 서비스 수행 마감시간 내에 수행가능한 경우 상기 서비스를 처리하며 수행가능하지 못한 경우 자신을 제외한 서비스 노드들에게 상기 서비스의 수행을 요청하여 상기 서비스가 수행되도록 하는 단계를 포함한다.
상기 다수의 서비스 노드들 중 임의의 서비스 노드가 자신의 서비스(Task) 구역에서 이동하는 서비스 상대 노드에게 서비스를 수행하는 경우 상기 서비스 구역에 설정된 서비스 수행 마감시간 내에 상기 서비스를 수행할 수 있는가를 확인하는 단계는, 상기 서비스 상대 노드의 이동시간 및 상기 서비스 수행 마감시간을 이용하여 상기 서비스 수행 마감시간 내에 상기 서비스를 수행할 수 있는가를 확인할 수 있다.
임의의 서비스 노드가 상기 서비스를 서비스 수행 마감시간 내에 수행가능한 경우 상기 서비스를 처리하며 수행가능하지 못한 경우 자신을 제외한 서비스 노드들에게 상기 서비스의 수행을 요청하여 상기 서비스가 수행되도록 하는 단계는, 임의의 서비스 노드가 서비스 수행 마감시간 내에 수행할 수 없는 경우 상기 서비스 상대 노드의 이동방향에 위치한 서비스 노드들에게 상기 서비스의 수행을 요청하여 상기 서비스가 수행되도록 할 수 있다.
임의의 서비스 노드는 상기 서비스 상대 노드의 이동방향에 위치한 서비스 노드들 중 상기 서비스 상대 노드의 이동시간을 기준으로 서비스 수행마감시간이 가장 긴 서비스 노드에게 상기 서비스의 수행을 요청하여 상기 서비스가 수행 되도록 할 수 있다.
상기 다수의 서비스 노드들 중 임의의 서비스 노드가 자신의 서비스(Task) 구역에서 이동하는 서비스 상대 노드에게 서비스를 수행하는 경우 상기 서비스 구역에 설정된 서비스 수행 마감시간 내에 상기 서비스를 수행할 수 있는가를 확인하는 단계는, 임의의 서비스 노드는 상기 서비스 구역에 상기 서비스 상대 노드를 포함한 다수의 서비스 상대 노드들이 이동하는 경우 상기 다수의 서비스 상대 노드들 각각의 이동시간 및 서비스 수행 마감시간을 이용하여 상기 다수의 서비스 상대 노드들 중 먼저 서비스가 수행되어야 할 서비스 상대 노드를 결정할 수 있다.
임의의 서비스 노드는 서비스 상대 노드의 이동시간 및 타스크 수행마감시간 차이가 가장 작은 서비스 상대 노드를 가장 먼저 서비스를 수행해야 할 서비스 상대 노드로 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 지역에 위치한 다수의 서비스 노드들이 네트워크를 통하여 연결된 사이버 물리시스템에서 서비스 노드가 서비스 수행 마감시간 내에 서비스를 처리하지 못한 경우 상기 서비스를 상기 서비스 노드와 네트워크로 연결된 다른 서비스 노드들이 처리함으로써, 실제 서비스 수행 마감시간이 연장되는 효과를 가져와서 이동하는 복수의 서비스 상대 노드들에게 서비스를 수행할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법을 나타낸 플로차트이다.
도 2 a 내지 2f는 본 발명의 실시예에 따른 사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법의 적용 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법에 대한 플로차트이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 서비스 노드가 이동하는 서비스 상대 노드에게 서비스를 수행하는 경우에 적용되며, 서비스 노드가 이동하는 서비스 상대 노드에게 서비스 수행마감시간 내에 서비스를 수행할 수 없는 경우에 다른 서비스 노드들에게 요청하여 서비스를 수행하도록 하는 경우에 적용된다.
또한 본 발명이 적용되는 사이버 물리시스템에는 서로 다른 지역에 위치한 다수의 서비스 노드(Service Node)들이 네트워크를 통하여 연결되어 있을 수 있다. 이때 네트워크는 유선 네트워크 또는 무선 네트워크이거나 유선 네트워크 및 무선 네트워크가 결합된 형태일 수 있다. 이에 따라서 다수의 서비스 노드들은 모두 유선 네트워크 및 무선 네트워크에 접속하여서 데이터 통신을 수행할 수 있는 통신모듈을 구비하는 개념으로 이해되어야 한다.
다수의 서비스 노드들 중 임의의 서비스 노드가 자신의 서비스(Service) 구역에서 이동하는 서비스 상대 노드(Serviced Node)에게 서비스를 수행하는 경우 상기 서비스 구역에 설정된 서비스 수행 마감시간 내에 상기 서비스를 수행할 수 있는가를 확인한다(S10).
이때 임의의 서비스 노드는 서비스 상대 노드의 이동시간 및 서비스 수행 마감시간을 이용하여 서비스 수행 마감시간 내에 서비스를 수행할 수 있는가를 확인할 수 있다. 즉 임의의 서비스 노드는 서비스 상대 노드의 이동시간과 서비스 수행 마감시간과의 시간 차이 동안에 서비스 수행이 이루어질 수 있는가로 서비스 수행 여부를 확인할 수 있다.
이후 서비스를 서비스 수행 마감시간 내에 수행할 수 있는 경우 임의의 서비스 노드는 상기 서비스를 수행하며 서비스 수행 마감시간 내에 수행가능하지 못한 경우 자신을 제외한 서비스 노드들에게 서비스의 수행을 요청하여 서비스가 수행되도록 한다(S20). 이때 수행되어야 할 서비스는, 서비스 노드가 대공포이고 서비스 상대 노드가 비행기라면 비행기를 격추하는 것일 수 있다. 이는 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다.
임의의 서비스 노드가 서비스 수행 마감시간 내에 서비스를 수행할 수 없는 경우 서비스 상대 노드가 이동하는 방향에 위치한 서비스 노드들에게 서비스의 수행을 요청할 수 있다. 이에 서비스 상대 노드가 이동하는 방향에 위치한 서비스 노드들에 의해서 서비스가 수행될 수 있다. 서비스 상대 노드가 이동하는 방향은 "이동물체 실시간 추적을 위한 시간솎음 탐색 알고리즘(2005년도 하계종합학술발표논문집, 저자 임강모, 이주신, 한국정보기술학회)을 이용하여 예측될 수 있다. 상기 이동물체 실시간 추적을 위한 시간솎음 탐색 알고리즘은 공지되어 있으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 서비스 상대 노드의 이동 방향을 예측하는 기술에 대해서 이동물체 실시간 추적을 위한 시간솎음 탐색 알고리즘을 예시로 들었으나 이에 한정되지는 않는다.
이렇게 서비스 상대 노드가 이동하는 방향에 위치한 서비스 노드들에게 서비스의 수행을 요청할 때 서비스 상대 노드의 이동시간을 기준으로 서비스 수행마감시간이 가장 긴 서비스 노드에게 서비스의 수행을 요청하여 서비스가 수행되도록 할 수 있다.
한편 임의의 타스크는 서비스 구역에 상기 서비스 상대 노드를 포함한 다수의 서비스 상대 노드들이 이동하는 경우 다수의 서비스 상대 노드들 각각의 이동시간 및 서비스 수행 마감시간을 이용하여 다수의 서비스 상대 노드들 중 서비스가 먼저 수행되어야 할 서비스 상대 노드를 결정할 수 있다.
일 실시예에 있어서 임의의 서비스 노드는 서비스 상대 노드의 이동시간 및 서비스 수행마감시간 차이가 가장 작은 값을 갖는 서비스 상대 노드를 다수의 서비스 상대 노드들 중 서비스가 가장 먼저 수행되어야 할 서비스 상대 노드로 결정할 수 있다.
이하에서 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법에 대해서 살펴보기로 한다.
도 2a 내지 도 2f에 도시된 본 발명의 실시예는 이동하는 적 항공기 표적(서비스 상대 노드에 해당하며 이하에서도 동일한 의미로 사용됨)에 대해 네트워크로 연결된 3개의 슈터(Shooter)(서비스 노드에 해당하며 이하에서도 동일한 의미로 사용됨)가 협업하여 사격하여 격추하는 것(서비스에 해당하며 이하에서도 동일한 의미로 사용됨)에 적용되는 것으로 한다. 이렇게 이동하는 적 항공기 표적에 대해 네트워크로 연결된 슈터들이 협업하여 서비스 수행마감시간 준수율을 향상시킴으로써, 즉 종래 플랫폼 중심전에서 사격이 제한된 표적에 대해서 다른 슈터들이 이를 분산 처리함으로써, 전장의 승수효과를 높일 수 있게 된다.
도 2a 내지 도 2f에서 슈터(Shooter i)는 적 항공기를 타격할 수 있는 무기체계로써 본 발명의 서비스 노드에 해당된다.
Ti는 슈터가 처리해야 하는 적 항공기 표적을 나타내는 것으로서 본 발명의 서비스 상대 노드에 해당된다.
dsi는 각 슈터별 사격가능한 좌우 한계범위(선)를 나타낸다. 예를 들어 슈터 1(Shooter 1)의 경우 우측 한계선은 ds1이고 좌측 한계선은 ds0이다. 실선은 슈터가 서비스 수행 마감시간 한계선을 고려하여 자신이 직접 타격 가능한 항공기 표적을 나타낸다. 점선은 슈터가 서비스 수행 마감시간 내 사격에 제한되어 네트워크로 연결된 다른 슈터가 분산 처리하는 표적을 나타낸다. Recject는 슈터가 서비스 수행 마감시간을 고려하여 분산처리를 수행해도 사격이 제한되는 표적을 나타낸다.
다시 도 2에 도시된 전장 환경은, 슈터(서비스 노드)들은 자신이 처리해야 하는 표적(서비스 상대 노드)이 이동함에 따라 동일한 표적에 대해 각각 다른 서비스 수행 마감시간을 갖는 특수환경이다.
이러한 특수성은 분산처리의 장점뿐만 아니라 동일한 표적에 대해서 연장된 서비스 수행 마감시간을 갖는 슈터들 간 협업을 할 수 있고 이를 통해 서비스 수행 마감시간 준수율을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
즉 적 항공기 T1(서비스 상대 노드)이 좌측에서 우측으로 이동함에 따라 이를 사격할 수 있는 우측 한계선은 슈터들(Shooter1, Shooter2, Shooter3) 별로 각각 ds1, ds2, ds3로 변경된다.
종래 플랫폼 중심전에서는 각각의 슈터들은 네트워크로 연결되어 있지 않아서 자신이 처리할 수 있는 범위를 벗어난 표적에 대해서 사격이 제한되었다. 그러나 네트워크 중심전에서는 각각의 슈터들이 네트워크로 연결되어 서비스 수행 마감시간 내 사격이 제한된 표적을 다른 슈터가 실시간 분산 처리할 수 있게 되었다.
이때 표적 처리에 대한 스케줄링 방법은 서비스 수행 마감시간이 빠른 표적을 우선 처리하며 서비스 수행 마감시간 내에 처리하지 못하는 표적에 대해서는 가용한 슈터가 연장된 서비스 수행 마감시간을 통해 실시간 처리할 수 있다.
도 2a 내지 도 2f를 참조하면, 슈터 1(Shooter 1)을 예로 하여 본 발명의 실시예에 따른 사이버 물리시스템의 실시간 스케줄링 방법에 대해서 살펴보기로 한다.
슈터 1의 경우 한계선인 서비스 수행 마감시간은 ds1이다. 슈터 1이 탐지한 3개의 표적들 중 서비스 수행 마감시간을 고려하여 사격 가능한 표적은 T3이며 표적 T1과 T2는 사격이 제한된다.
종래 플랫폼 중심전의 경우 T1과 T2 표적에 대해서 사격이 제한되었으나, 본 발명의 실시예의 경우 슈터들이 네트워크로 연결되어 있어서 서비스 수행 마감시간이 연장되는 결과를 가져오기 때문에 슈터 1 이외 다른 슈터들이 표적 T1, T2에 대해서 분산 처리할 수 있게 된다.
즉 T1 표적은 슈터 3이 분산 처리하고, T2 표적은 슈터 2가 분산 처리함으로써 표적 처리에 대한 서비스 수행 마감시간 준수율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 T6 표적과 같이 네트워크로 연결된 슈터들(Shooter1, Shooter2, Shooter3)이 상호 간 통신을 통해서 실시간으로 표적 T6를 처리할 수 없을 경우에 상호 간에 Reject 정보를 전송함으로써 이에 대한 대처 시간을 줄일 수 있게 된다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 서로 다른 지역에 위치한 다수의 서비스 노드(Service Node)들이 네트워크를 통하여 연결된 사이버 물리시스템의 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법에 있어서,
    다수의 서비스 노드들 중 임의의 서비스 노드가 자신의 서비스(Service) 구역에서 이동하는 서비스 상대 노드(Serviced Node)에게 서비스를 수행하는 경우 상기 서비스 구역에 설정된 서비스 수행 마감시간 내에 상기 서비스를 수행할 수 있는가를 확인하는 단계; 와
    임의의 서비스 노드가 상기 서비스를 서비스 수행 마감시간 내에 수행가능한 경우 상기 서비스를 처리하며, 수행가능하지 못한 경우 상기 서비스 상대 노드의 이동방향에 위치한 서비스 노드들 중 상기 서비스 상대 노드의 이동시간을 기준으로 서비스 수행마감시간이 가장 긴 서비스 노드에게 상기 서비스의 수행을 요청하여 상기 서비스가 수행 되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 서비스 노드들 중 임의의 서비스 노드가 자신의 서비스(Task) 구역에서 이동하는 서비스 상대 노드에게 서비스를 수행하는 경우 상기 서비스 구역에 설정된 서비스 수행 마감시간 내에 상기 서비스를 수행할 수 있는가를 확인하는 단계는,
    상기 서비스 상대 노드의 이동시간 및 상기 서비스 수행 마감시간을 이용하여 상기 서비스 수행 마감시간 내에 상기 서비스를 수행할 수 있는가를 확인하는 것을 특징으로 하는 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 서비스 노드들 중 임의의 서비스 노드가 자신의 서비스(Task) 구역에서 이동하는 서비스 상대 노드에게 서비스를 수행하는 경우 상기 서비스 구역에 설정된 서비스 수행 마감시간 내에 상기 서비스를 수행할 수 있는가를 확인하는 단계는,
    임의의 서비스 노드는 상기 서비스 구역에 상기 서비스 상대 노드를 포함한 다수의 서비스 상대 노드들이 이동하는 경우 상기 다수의 서비스 상대 노드들 각각의 이동시간 및 서비스 수행 마감시간을 이용하여 상기 다수의 서비스 상대 노드들 중 먼저 서비스가 수행되어야 할 서비스 상대 노드를 결정하는 것을 특징으로 하는 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    임의의 서비스 노드는 서비스 상대 노드의 이동시간 및 타스크 수행마감시간 차이가 가장 작은 서비스 상대 노드를 가장 먼저 서비스를 수행해야 할 서비스 상대 노드로 결정하는 것을 특징으로 하는 분산연장마감시간을 고려한 실시간 스케줄링 방법.
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