KR101974445B1 - Dpi와 인공신경망 기반의 m2m 데이터 수집 방법 및 시스템 - Google Patents

Dpi와 인공신경망 기반의 m2m 데이터 수집 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시스템 구성에 반드시 필요한 방화벽 과정에 DPI(Deep Packet Inspection) 기술로 데이터 연산과정을 분산하여 중앙 서버의 부하를 분산하면서 M2M(Machine to Machine) 디바이스들로부터 데이터를 수집하고, 누적하여 수집한 데이터의 패턴 분석을 통하여 인공신경망 기반의 역전파 알고리즘에 기초한 M2M 디바이스들의 제어로 더욱 부하 비용을 줄일 수 있는 M2M 데이터 수집 방법 및 시스템에 관한 것이다.

Description

DPI와 인공신경망 기반의 M2M 데이터 수집 방법 및 시스템 {Method and System of Collecting M2M Data Based on DPI and Artificial Neural Network}
본 발명은 M2M 시스템의 M2M 데이터 수집 방법에 관한 것으로서, 특히, 시스템 구성에 반드시 필요한 방화벽 과정에 DPI(Deep Packet Inspection) 기술로 데이터 연산과정을 분산하여 중앙 서버의 부하를 분산하면서 M2M(Machine to Machine) 디바이스들로부터 데이터를 수집하고, 누적하여 수집한 데이터의 패턴 분석을 통하여 인공신경망 기반의 역전파 알고리즘에 기초한 M2M 디바이스들의 제어로 더욱 부하 비용을 줄일 수 있는 M2M 데이터 수집 방법 및 시스템에 관한 것이다.
사물 통신은 M2M(Machine to Machine) 통신, MTC(Machine type communication), IoT(Internet of Thing), 스마트 디바이스 통신(Smart Device communication), 또는 사물 지향 통신(Machine oriented communication) 등으로 다양하게 불려지고 있다. 사물 통신은 사람이 통신 과정에 개입하지 않고 통신이 이루어지는 방식의 모든 통신 방식을 지칭한다. 이러한 사물 통신에서는 해당 사물 통신 개체가 제공하고자 하는 기능의 특성에 따라 효율적인 네트워킹을 수행하는 것이 필요하다. 특히 WiFi P2P, Zigbee, Bluetooth 등 다양한 지역 네트워크 신 기술을 적용한 디바이스가 개발됨에 따라 지역 네트워크에 설치된 M2M 디바이스들로부터 효율적으로 데이터를 수집하고 활용하는 M2M 서비스 방법이 요구되고 있다.
예를 들어, 대한민국특허출원번호 10-2010-0053749에 따르면, 주행중인 차량 내 탑재된 휴대용 통신기기를 이용하여 도난차량 추적에 필요한 정보를 관리서버로 전송하여 관리서버에서 차적조회 등이 이루어지도록 하는 기술이 개시되어 있으나, 이와 같이 관리서버에서 수집되는 정보는 운행중인 각 지의 차량으로부터 수신되므로 대규모 디바이스로부터 정보를 수집하여 처리하기에는 비효율적인 문제점이 있다. 또한, 관리서버에서는 이동성 디바이스 이외에도 고정된 많은 디바이스를 관리할 수 있으며, 이와 같은 디바이스들에서 수집되는 정보는 무차별적으로 수집되어 관리서버에서 관리되고 서비스에 활용하게 되지만 디바이스들의 수가 대규모인 경우에 데이터 수집과 관련된 반복되는 쿼리(Query)에 대한 리소스의 낭비가 심하고 관리에 필요한 연산 과정의 부하가 발생하여 관리 서버의 확장에는 한계가 있는 것이 현실이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 방화벽 과정에 DPI(Deep Packet Inspection) 기술로 데이터 연산과정을 분산하여 중앙 서버의 부하를 분산하면서 M2M(Machine to Machine) 디바이스들로부터 데이터를 수집하는 방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 누적하여 수집한 데이터의 패턴 분석을 통하여 인공신경망 기반의 역전파 알고리즘에 기초한 M2M 디바이스들의 제어로 더욱 부하 비용을 줄일 수 있는 M2M 데이터 수집 방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 본 발명의 일면에 따른, 네트워크 상의 플랫폼을 통해서 M2M 디바이스의 제어 및 데이터를 이용한 M2M 서비스를 제공하기 위한 데이터 수집 방법은, 상기 플랫폼과 네트워크 사이에 설치되어 네트워크와의 연결을 중계하는 허브에서, 네트워크 상의 M2M 디바이스 또는 M2M 디바이스와 연동하는 게이트웨이로부터 M2M 디바이스 패킷을 수신하여, 패킷의 헤더 이외에 데이터까지 추출하고 방화벽 과정의 해킹 여부를 검사하며 데이터 분석 결과에 따른 특정 관리 데이터를 상기 플랫폼으로 전송하는 단계; 및 상기 허브와 전용선으로 연결된 상기 플랫폼에서, 상기 허브가 이미 추출하고 분석한 상기 특정 관리 데이터를 수신함으로써 추가적인 상기 패킷으로부터의 데이터 추출과 분석을 생략하여 상기 특정 관리 데이터를 데이터베이스에 수집하는 단계를 포함한다.
상기 수집하는 단계 후에, 상기 플랫폼에서, 상기 데이터베이스에 누적되어 수집되는 M2M 디바이스의 특정 관리 데이터에서 특정 데이터 패턴과의 비교로 이벤트 발생 여부를 체크하는 단계를 더 포함한다.
상기 특정 데이터 패턴은 상기 데이터베이스에 누적된 특정 관리 데이터에 포함된 문자열의 수집 빈도수 또는 수치의 평균값을 기초로 업데이트될 수 있다.
상기 체크하는 단계 후에, 해당 이벤트 발생에 대한 알림 메시지를 상기 플랫폼과 연동하는 서비스 서버 또는 사용자 단말로 통보하는 단계를 더 포함한다.
상기 체크하는 단계 후에, 해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 생성하여 상기 M2M 디바이스 또는 상기 게이트웨이로 전송하여 상기 M2M 디바이스 패킷을 전송한 해당 M2M 디바이스가 이후에 상기 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.
상기 제어하는 단계 후에, 상기 제어 명령을 받는 M2M 디바이스가 복수의 수집 정보 중 상기 제어 명령으로 지정된 일부 수집 정보에 대하여만 해당 M2M 디바이스 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.
상기 체크하는 단계 후에, 해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 전송하여 상기 M2M 디바이스 패킷을 전송하지 않은 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이를 활성화시키고, 해당 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이의 중계를 받는 M2M 디바이스가 이후에 상기 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.
상기 제어하는 단계 후에, 상기 제어 명령을 받는 M2M 디바이스가 복수의 수집 정보 중 상기 제어 명령으로 지정된 전부 또는 일부 수집 정보에 대하여 해당 M2M 디바이스 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.
위에서, 지역별로 위치한 M2M 디바이스들에 대한 지역별 차등적 가중치가 포함된 상기 제어 명령을 전송하고, 상기 가중치에 따라 각 M2M 디바이스가 다른 주기로 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어할 수 있다.
상기 M2M 디바이스는 온도, 파고, 또는 습도 측정을 위한 센서, 주변 촬영 영상을 획득하는 CCTV 카메라, 특정 이벤트 발생 문자열을 전송하는 단말, 차량에 탑재된 이동성 블랙박스, 또는 이동 통신 단말을 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른, M2M 디바이스의 제어 및 데이터를 이용한 M2M 서비스를 제공하기 위한 M2M 시스템은, 네트워크 상의 M2M 디바이스 또는 M2M 디바이스와 연동하는 게이트웨이로부터 M2M 디바이스 패킷을 수신하여, 패킷의 헤더 이외에 데이터까지 추출하고 방화벽 과정의 해킹 여부를 검사하며 데이터 분석 결과에 따른 특정 관리 데이터를 전송하는 허브; 및 상기 허브가 이미 추출하고 분석한 상기 특정 관리 데이터를 수신함으로써 추가적인 상기 패킷으로부터의 데이터 추출과 분석을 생략하여 상기 특정 관리 데이터를 데이터베이스에 수집하는, 상기 허브와 전용선으로 연결된 플랫폼을 포함한다.
상기 플랫폼은, 상기 데이터베이스에 누적되어 수집되는 M2M 디바이스의 특정 관리 데이터에서 특정 데이터 패턴과의 비교로 이벤트 발생 여부를 체크하는 모니터링부를 포함한다.
상기 플랫폼은, 해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 생성하여 상기 M2M 디바이스 또는 상기 게이트웨이로 전송하여 상기 M2M 디바이스 패킷을 전송한 해당 M2M 디바이스가 이후에 상기 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어하는 역전파 제어부를 더 포함한다.
상기 역전파 제어부는, 해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 전송하여 상기 M2M 디바이스 패킷을 전송하지 않은 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이를 활성화시키고, 해당 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이의 중계를 받는 M2M 디바이스가 이후에 상기 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 M2M 데이터 수집 방법 및 시스템에 따르면, 방화벽 과정에 데이터 연산과정을 분산하여 중앙 서버의 부하를 분산하여 M2M(Machine to Machine) 디바이스들로부터 데이터를 수집함으로써 M2M 서비스의 시간 복잡도를 줄이며, 누적하여 수집한 데이터의 패턴 분석을 통하여 인공신경망 기반의 역전파 알고리즘에 기초한 M2M 디바이스들의 제어로 반복되는 쿼리(Query)에 대한 리소스의 낭비를 방지함으로써 더욱 M2M 서비스의 부하 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일시예에 따른 M2M 서비스 환경을 설명하기 위한 M2M 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1의 허브와 플랫폼의 구체적인 동작 설명을 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일시예에 따른 M2M 시스템의 구체적인 동작 설명을 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 DPI 방화벽 과정에 따른 해킹 검사와 패킷 데이터의 분석을 설명하기 위한 패킷 구조의 일례이다.
도 5는 본 발명의 인공 신경망 기반의 역전파 알고리즘 개념을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일시예에 따른 M2M 서비스 환경을 설명하기 위한 M2M 시스템의 블록도이다.
도 1과 같이, 본 발명의 일시예에 따른 M2M 시스템은, 사물통신을 통한 M2M 서비스를 제공하기 위해, 네트워크 도메인, 게이트웨이 도메인, M2M 디바이스 도메인으로 구성된다.
네트워크 도메인에는 NSCL(Network Service Capability Layer, 네트워크 서비스 기능 레이어)을 탑재한 M2M 플랫폼(또는 중앙서버)(110)과 M2M 플랫폼(110)과 연동하여 서비스를 지원하는 서비스 서버(120)를 포함할 수 있다. M2M 플랫폼(110)은 허브(hub)(111)와 전용선으로 연결될 수 있으며, 허브(111)를 통해서 네트워크 상의 M2M 디바이스(100) 또는 게이트웨이(140)와 연결되어 연동할 수 있다. 서비스 서버(120)는 M2M 플랫폼(110)과 연동으로 정보를 제공받아 스마트폰 등 사용자 단말로 M2M 서비스를 제공하기 위한 네트워크 어플리케이션(NA)을 포함한다.
게이트웨이 도메인에는 GSCL(Gateway Service Capability Layer, 게이트웨이 서비스 기능 레이어)을 탑재한 게이트웨이(140)가 포함된다.
M2M 디바이스 도메인에는 다양한 센서 등 각지에 산재하여 분포할 수 있는 다양한 M2M 디바이스(100, 130)가 포함되며, 정보 수집 어플리케이션(DA)과 DSCL(Device Service Capability Layer, 디바이스 서비스 기능 레이어)을 탑재하는 M2M 디바이스(100)는 직접 M2M 플랫폼(110)의 NSCL과 통신하여 연동할 수 있으며, DSCL 없이 정보 수집 어플리케이션(DA)을 탑재하는 M2M 디바이스(130)는 게이트웨이(140)를 거쳐 M2M 플랫폼(110)의 NSCL과 통신하여 연동할 수 있다.
네트워크 도메인의 M2M 플랫폼(110)은 코어 네트워크(예를 들어, CDMA/WCDMA, 등에 의한 이동통신망, 또는 유무선 인터넷을 포함)를 통해 게이트웨이(140) 또는 DSCL이 탑재된 M2M 디바이스(100)와 통신할 수 있으며, 게이트웨이(140)는 지역 네트워크(예를 들어, 유선망, 또는 무선 근거리통신망(블루투스, 지그비, NFC 등)을 포함)를 통해 통신하여 정보 수집 어플리케이션(DA)을 탑재한 M2M 디바이스(130)와 통신할 수 있다. M2M 플랫폼(110)은 이와 같은 통신 환경을 기초로 게이트웨이(140)와 M2M 디바이스(100, 130)를 제어하여 M2M 디바이스(100, 130)로부터 데이터를 수집하며, 이를 이용해 다양한 서비스 서버(120)나 사용자 단말 등으로 조회나 모니터링 정보 등의 제공을 위한 M2M 서비스를 제공할 수 있다.
또한, M2M 디바이스 도메인에 설치되는 M2M 디바이스(100, 130)는, M2M 서비스의 목적에 따라 각 지역에 설치되는 고정형의 온도, 파고, 또는 습도 측정을 위한 센서 등 다양한 센서나, 주변 촬영 영상을 획득하는 CCTV 카메라, 특정 이벤트 발생 문자열을 전송하는 단말(예를 들어, 상품 판매점에서 판매된 상품명과 수량 등 정보를 전송하는 단말 등) 등이 될 수 있으며, 경우에 따라서는 차량에 탑재된 이동성 블랙박스, 또는 스마트폰 등 이동성이 있는 이동 통신 단말일 수도 있다. 또한, 게이트웨이(140)는 홈네트워크 등 각 지역에 설치되는 지역 네트워크의 중계장치일 수 있지만, 경우에 따라서는 사용자의 스마트폰, 노트북 PC, PDA 등 휴대형의 이동 이동 통신 단말 등 각종 전자장치가 그 역할을 할 수도 있다.
본 발명에서, 허브(111)는 네트워크 상의 M2M 디바이스(100) 또는 M2M 디바이스(130)와 연동하는 게이트웨이(140)로부터 해당 M2M 디바이스(100/130)의 M2M 디바이스 패킷(packet)을 수신하여, 방화벽 과정에서 DPI(Deep Packet Inspection) 기술에 따라 패킷의 헤더(header) 이외에 데이터까지 추출하고 해킹(hacking) 여부를 검사하며, 추출된 데이터에 대한 분석 결과에 따른 특정 관리 데이터(예, 패킷의 헤더를 제외한 M2M 디바이스의 수집 데이터(정보) 전부 또는 하기하는 제어명령에 따른 일부 데이터)를 전송한다.
이에 따라 허브(111)와 전용선으로 연결된 M2M 플랫폼(110)은 허브(111)가 이미 추출하고 분석한 해당 특정 관리 데이터를 수신함으로써 추가적으로 해당 패킷으로부터의 데이터 추출과 분석 없이 바로 수신된 특정 관리 데이터를 데이터베이스(113)에 수집하여 저장 관리할 수 있다. M2M 플랫폼(110)은 데이터베이스(113)에 수집하여 저장 관리하는 데이터를 활용하여 스마트폰 등 사용자 단말 등으로 조회나 모니터링 정보 등의 제공을 위한 M2M 서비스를 제공할 수 있으며, 서비스 서버(120)와 연동하여 서비스 서버(120)가 데이터베이스(113)의 데이터를 활용하여 스마트폰 등 사용자 단말 등으로 조회나 모니터링 정보 등의 제공을 위한 M2M 서비스를 제공하게 할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 방화벽 과정에 DPI(Deep Packet Inspection) 기술을 적용하여 M2M 플랫폼(110)에서 패킷 추출이나 분석없이도 바로 데이터 관리가 가능하도록 함으로써, 데이터 연산과정을 분산하여 플랫폼(110)의 부하를 분산하면서 M2M 디바이스들(100, 130)로부터 데이터를 수집할 수 있다. 또한, M2M 플랫폼(110)에서는 하기하는 바와 같이 이와 같이 누적하여 수집한 데이터의 패턴 분석을 통하여 인공신경망 기반의 역전파 알고리즘에 기초한 제어 명령을 생성하여 M2M 디바이스들의 제어로 더욱 부하 비용을 줄이면서 신뢰성 있는 데이터나 보다 정밀한 데이터의 수집이 가능하도록 한다.
도 2는 도 1의 허브(111)와 플랫폼(110)의 구체적인 동작 설명을 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 플랫폼(110)은 데이터 관리부(112), 데이터베이스(113), 모니터링부(113), 및 역전파 제어부(114)를 포함한다.
허브(111)는 네트워크 상의 M2M 디바이스(100) 또는 M2M 디바이스(130)와 연동하는 게이트웨이(140)로부터 해당 M2M 디바이스(100/130)의 M2M 디바이스 패킷(packet)을 수신하여, 방화벽 과정에서 DPI(Deep Packet Inspection) 기술에 따라 패킷의 헤더(header) 이외에 데이터까지 추출하고 해킹(hacking) 여부를 검사하며, 추출된 데이터에 대한 분석 결과에 따른 특정 관리 데이터(예, 패킷의 헤더를 제외한 M2M 디바이스의 수집 데이터(정보) 전부 또는 하기하는 제어명령에 따른 일부 데이터)를 전송한다.
데이터 관리부(112)는 허브(111)가 이미 추출하고 분석한 해당 특정 관리 데이터를 수신함으로써 추가적으로 해당 패킷으로부터의 데이터 추출과 분석 없이 바로 수신된 특정 관리 데이터를 데이터베이스(113)에 수집하여 저장 관리할 수 있다. 데이터베이스(113)에는 M2M 디바이스의 각 지역별로 구분되어 기간별 각 시간의 특정 관리 데이터가 저장 관리될 수 있다.
모니터링부(113)는 데이터베이스(113)에 누적되어 수집되는 M2M 디바이스(들)의 특정 관리 데이터에서 특정 데이터 패턴과의 비교로 이벤트 발생 여부를 체크한다. 특정 데이터 패턴은 기 설정된 형태일 수 있고, 모니터링부(113)는 데이터베이스(113)에 누적된 특정 관리 데이터에 포함된 문자열의 수집 빈도수 또는 수치의 평균값 등을 기초로 특정 데이터 패턴을 업데이트하여 생성 관리할 수도 있다.
역전파 제어부(114)는 해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 생성하여 M2M 디바이스(100) 또는 게이트웨이(140)로 전송하여 M2M 디바이스 패킷을 전송한 해당 M2M 디바이스가 이후에 해당 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어할 수 있다. 역전파 제어부(114)는, 해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 전송하여 M2M 디바이스 패킷을 전송하지 않은 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이를 활성화시키고, 해당 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이의 중계를 받는 M2M 디바이스가 이후에 해당 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어할 수도 있다.
이하 도 3의 흐름도를 참조하여 본 발명의 일시예에 따른 M2M 시스템의 데이터 수집 방법을 좀 더 구체적으로 설명한다.
먼저, M2M 디바이스(100, 130)는 정보 수집 어플리케이션(DA)의 지원으로 M2M 서비스의 목적에 따라, 온도, 파고, 또는 습도 측정을 위한 센서 등 다양한 센서 정보나, 주변 촬영 영상을 획득하는 CCTV 카메라 영상 정보, 특정 이벤트 발생 문자열을 전송하는 단말(예를 들어, 상품 판매점에서 판매된 상품명과 수량 등 정보를 전송하는 단말 등)의 문자열 정보, 또는 이동성이 있는 디바이스인 차량에 탑재된 이동성 블랙박스의 카메라 영상 정보, 또는 스마트폰 등 이동성이 있는 이동 통신 단말에서의 카메라 영상 정보 등 정보를 수집하여, 수집 정보가 포함된 데이터의 패킷(M2M 디바이스 패킷)을 전송한다(001). M2M 디바이스(100)는 직접 허브(111)로 M2M 디바이스 패킷을 전송할 수 있으며, M2M 디바이스(130)는 게이트웨이(140)로 M2M 디바이스 패킷을 전송하면 게이트웨이(140)는 해당 패킷의 목적지를 파악하고 필요한 라우팅(routing)을 통하여 발신지 등이 포함된 필요한 헤더를 추가하여(002) 허브(111)로 해당 M2M 디바이스 패킷을 전송할 수 있다(003).
이와 같이 허브(111)는 네트워크 상의 M2M 디바이스(100) 또는 M2M 디바이스(130)와 연동하는 게이트웨이(140)로부터 해당 M2M 디바이스(100/130)의 M2M 디바이스 패킷(packet)을 수신하여, 방화벽 과정에서 DPI(Deep Packet Inspection) 기술에 따라 패킷의 헤더(header) 이외에 데이터까지 추출하고 해킹(hacking) 여부를 검사하며, 추출된 데이터에 대한 분석 결과에 따른 특정 관리 데이터(예, 패킷의 헤더를 제외한 M2M 디바이스의 수집 데이터(정보) 전부 또는 하기하는 제어명령에 따른 일부 데이터)를 추출하여(004) 플랫폼(110)으로 전송한다(005).
M2M 디바이스 패킷은 도 4와 같이, 목적지, 발신지 등의 주소가 포함된 각 전송 방식에 따른 헤더(예, HTTP, TCP, IP, MAC 등의 헤더)와 그 뒤에 붙여진 페이로드(paload) 상의 데이터가 포함되는 형태일 수 있다. 일반적인 종래의 방화벽 과정에서는 해킹 여부의 검사(Stateful inspection)를 위하여 이와 같은 패킷의 헤더 부분을 전제 또는 일부에 대하여 검사함으로써 해킹 여부(예, 접근 제한 목적지나 발신지 등 검사, 또는 바이러스(virus)나 웜(worm) 검사 등)를 파악해 접근을 제한한다. 최근에는 DPI(Deep Packet Inspection) 기술에 따라 패킷의 데이터 부분까지 검사하는 시도가 이루어지는 기술을 이용하여, 본 발명에서는 허브(111)에서 M2M 디바이스 패킷의 헤더에 대하여 위와 같은 해킹 여부를 검사할 뿐만 아니라 DPI(Deep Packet Inspection) 기술에 따라 데이터 부분까지 추출하여 해킹 여부를 검사하고, 뿐만 아니라 데이터 부분의 분석까지 수행하여 분석 결과에 따른 M2M 서비스 목적의 특정 관리 데이터(예, 패킷의 헤더를 제외한 M2M 디바이스의 수집 데이터(정보) 전부 또는 하기하는 제어명령에 따른 일부 데이터)를 미리 추출한다.
예를 들어, 위와 같이 특정 관리 데이터는, M2M 디바이스(100/130)가 수집하는 온도, 파고, 또는 습도 측정을 위한 센서 등 다양한 센서 정보나, 주변 촬영 영상을 획득하는 CCTV 카메라 영상 정보, 특정 이벤트 발생 문자열을 전송하는 단말(예를 들어, 상품 판매점에서 판매된 상품명과 수량 등 정보를 전송하는 단말 등)의 문자열 정보(예, 상품명, 성별, 이름, 나이 등 가능), 또는 이동성이 있는 디바이스인 차량에 탑재된 이동성 블랙박스의 카메라 영상 정보, 또는 스마트폰 등 이동성이 있는 이동 통신 단말에서의 카메라 영상 정보 등의 M2M 디바이스 패킷에 포함된 실질적인 데이터에서, 그 전부 또는 일부일 수 있다. 또한, 이와 같은 M2M 디바이스(100/130)가 전송하는 M2M 디바이스 패킷의 데이터에는 위와 같은 센서 정보 등 실질적인 데이터 이외에도, 설치 지역명, 날짜, 시간, 기기 고유 식별자 등 식별 관련 정보가 포함될 수 있으며, 허브(111)는 이와 같은 식별 관련 정보의 전부 또는 일부 역시 특정 관리 데이터로서 분석하여 추출하고 전송할 수 있다.
허브(111)가 위와 같이 M2M 디바이스 패킷을 전송하는 것이 아니라 분석 결과인 특정 관리 데이터를 전송하면, 플랫폼(110)의 데이터 관리부(112)는 허브(111)가 이미 추출하고 분석한 해당 특정 관리 데이터를 수신함으로써 추가적으로 해당 패킷으로부터의 데이터 추출과 분석 없이 바로 수신된 특정 관리 데이터를 데이터베이스(113)에 수집하여 저장 관리할 수 있다(006). 데이터베이스(113)에는 M2M 디바이스의 각 지역별로 구분되어 기간별 각 시간의 특정 관리 데이터가 저장 관리될 수 있다.
기존 M2M 시스템의 데이터 분석 과정이 001~006 각 단계의 시간 복잡도가 베스트일 때 O(N)이므로, 전체 시간 복잡도는 최소 O(N3)이 된다. 그러나, 본 발명과 같이 방화벽 과정에서 미리 데이터를 추출하고 분석함으로써 연산과정의 부하를 분산하게 되면, 플랫폼(110)에서의 연산에 따른 시간 복잡도는 제거되어 전체 시간 복잡도는 O(N2)로 감소하게 된다. 베스트 케이스일 때, 시간 복잡도가 한 단계 줄어 들게 되므로 실제 상황에서는 상당한 비용 감소 효과를 얻을 수 있다.
플랫폼(110)의 모니터링부(113)는 데이터베이스(113)에 누적되어 수집되는 M2M 디바이스(들)의 특정 관리 데이터에서 특정 데이터 패턴과의 비교로 이벤트 발생 여부를 체크한다(007). 특정 데이터 패턴은 기 설정된 형태일 수 있고, 모니터링부(113)는 데이터베이스(113)에 누적된 특정 관리 데이터에 포함된 문자열의 수집 빈도수 또는 수치의 평균값 등을 기초로 특정 데이터 패턴을 업데이트하여 생성 관리할 수도 있다.
예를 들어, 특정 데이터 패턴이 센서의 온도 정보 50도 이상이면 화재 이벤트가 발생하였음을 판단하며, 모니터링부(113)는 해당 이벤트 발생에 대한 알림 메시지(예, SMS, MMS, 푸시 메시지 등)를 플랫폼(110)과 연동하는 서비스 서버(120) 또는 사용자 단말 등으로 통보할 수 있다. 이외에도, 바다 해안에 설치된 파고 감지용 센서의 경우에 기 설정된 특정 데이터 패턴이 일정값 이상의 파고이고, 모니터링부(113)는 해당 파고 센서의 특정 관리 데이터인 파고값과 비교하여 이벤트 발생 여부를 체크하고 해당 이벤트 발생(예, 태풍, 해일 등)에 대한 알림 메시지를 전송할 수 있다. 이외에도 특정 관리 데이터의 문자열이나 영상 정보 등에 대하여도 분석을 통하여 이벤트 발생 여부를 체크할 수 있으며, 모니터링부(113)는 이와 같이 누적된 특정 관리 데이터에 포함된 문자열의 수집 빈도수가 일정수 이상이 되면, 특정 데이터 패턴으로서 해당 문자열을 추가하거나 기존 특정 데이터 패턴의 문자열을 변경하여 새로운 특정 데이터 패턴으로 변경 업데이트할 수도 있다. 이외에도, 모니터링부(113)는 이와 같이 누적된 특정 관리 데이터에 포함된 수치(온도, 파고 등 센서 정보의 수치값)의 평균값이 일정수 이상이 되면, 특정 데이터 패턴으로서 해당 수치값을 추가하거나 기존 특정 데이터 패턴의 수치값을 변경하여 새로운 특정 데이터 패턴으로 변경 업데이트할 수도 있다
역전파 제어부(114)는 위와 같은 해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 생성하여(008) M2M 디바이스(100) 또는 게이트웨이(140)로 전송하여 M2M 디바이스 패킷을 전송한 해당 M2M 디바이스(100/130)가 이후에 해당 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어할 수 있다(009).
예를 들어, 제어 명령을 수신하는 M2M 디바이스(100/130)는 복수의 수집 정보 중 해당 제어 명령으로 지정된 일부 수집 정보에 대하여만 해당 M2M 디바이스 패킷을 전송할 수 있다(010). 예를 들어, M2M 디바이스(들)(100/130)이 한 지역에 대한 복수 정보(예, 온도, 파고, 습도, 영상 등)를 수집하는 동안 위와 같은 특정 이벤트 발생 조건을 만족하는 데이터 패턴의 발생시에 해당 조건에 대한 정보(예, 화재시의 온도만)만을 수집하도록 제어함으로써, 해당 이벤트 동안 반복 처리되는 불필요 데이터의 수집을 방지하여 데이터 처리/연산에 따른 부하 비용을 줄일 수 있다. 이때 제어 명령은 그룹이 지정된 한 지역의 복수의 M2M 디바이스(100/130) 중 일부 지정된 M2M 디바이스(들)이 해당 수집 정보에 대한 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 하기 위한 디바이스 지정 명령, 또는 하나의 M2M 디바이스(100/130)가 수집하는 복수의 수집 정보 중 일부 지정된 정보만에 대한 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 하기 위한 정보 지정 명령 등일 수 있다.
009 단계에서, 역전파 제어부(114)는, 해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 전송하여 M2M 디바이스 패킷을 전송하지 않은 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이를 활성화시키고, 해당 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이의 중계를 받는 M2M 디바이스가 이후에 해당 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어할 수도 있다.
예를 들어, 설치는 되었지만 M2M 디바이스 패킷을 전송하지 않았던 M2M 디바이스(M2M 디바이스 패킷을 전송하였던 게이트웨이의 중계를 받지만 M2M 디바이스 패킷을 전송하지 않았던 M2M 디바이스를 포함 가능) 또는 게이트웨이와 그 중계를 받는 M2M 디바이스가, 이와 같은 제어 명령을 받을 수 있으며, 이에 따라 활성화된 해당 M2M 디바이스(들)가 복수의 수집 정보 중 해당 제어 명령으로 지정된 전부 또는 일부 수집 정보에 대하여 해당 M2M 디바이스 패킷을 전송할 수 있다. 예를 들어, 기 활성화 상태에 있던 M2M 디바이스(들) 주변의 관련 데이터(예, 온도, 파고, 영상 등)를 추가적으로 확대해 자료를 수집함으로써 날씨, 화재 등 모니터링 목적에 대한 더 정밀한 판단이 가능하도록 하기 위한 것이다.
이와 같은 제어 명령에는 지역별로 위치한 M2M 디바이스들에 대한 지역별 차등적 가중치가 포함될 수 있으며, 해당 가중치에 따라 각 M2M 디바이스가 다른 주기로 M2M 디바이스 패킷을 전송할 수도 있다. 도 5와 같이, 산재해 있는 M2M 디바이스들(X1, X2,..Xn)에 대한 제어 명령에 각 게이트웨이별 가중치(W*1, W*2)가 다를 수 있으며, 게이트웨이의 중계를 받는 M2M 디바이스별 가중치(W1 ,1, W2 ,1../W1 ,2, W2,2..)가 각각 다를 수 있고, 게이트웨이별 서로 다른 M2M 디바이스들을 제어 중계하는 경우에 각 디바이스의 가중치가 다를 수도 있다. 게이트웨이(140)의 중계를 받지 않는 M2M 디바이스(들)(100)에 대해서도 유사하게 가중치가 설정될 수 있다. 이와 같은 각 지역별 설치된 디바이스들로부터 서로 다른 주기로 데이터를 수집(예, 신뢰성이 높은 지역은 더 많은 데이터를 수집함)함으로써, 필요한 목적의 데이터를 신뢰성 있게 획득할 수 있게 된다.
이와 같이 데이터베이스(113)에 누적된 데이터의 경험치를 학습을 통해 최적화함으로써, 인공신경망 기반의 역전파 알고리즘(backpropagation algorithm)을 사용하여 M2M 디바이스에도 학습결과물을 전달하는 개념을 이용할 수 있으며, 수집되는 데이터를 출력방향으로 순방향 처리와 목표 데이터 패턴과 계산된 데이터 패턴 간의 차이를 역방향으로 진행시키면서 오차의 최소화를 통해 질의(query) 처리에 대한 최적화를 이룰 수 있다. 반복되는 질의에 대한 처리과정이 누적될수록 경험치는 상승하고, 경험치가 상승될수록 시스템은 반복처리 과정을 자동으로 삭제하게 되어 시스템 전체가 운영기간이 늘어날수록 최적화됨으로써, 필요한 중요 정보를 확대 또는 정밀하게 수집하여 서비스를 제공할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
서비스 서버(120)
M2M 디바이스(100, 130)
게이트웨이(140)
M2M 플랫폼(또는 중앙서버)(110)
허브(hub)(111)
데이터 관리부(112)
데이터베이스(113)
모니터링부(113)
역전파 제어부(114)

Claims (14)

  1. 네트워크 상의 M2M 디바이스 또는 M2M 디바이스와 연동하는 게이트웨이로부터 M2M 디바이스 패킷을 수신하는 허브에서, 패킷의 헤더 이외에 데이터까지 추출하고 방화벽 과정에서 헤더 및 데이터에 대한 해킹 여부를 검사하며 데이터 분석 결과에 따른 특정 관리 데이터를 패킷의 헤더 없이 네트워크 도메인 상의 플랫폼으로 전송하는 단계; 및
    상기 플랫폼에서, 상기 패킷에 대한 추가적인 데이터 추출과 분석을 생략하여 상기 특정 관리 데이터를 데이터베이스에 수집하는 단계를 포함하고,
    상기 허브가 방화벽 과정에서 해킹의 검사 이외에 미리 데이터 분석을 통해 상기 플랫폼에서의 부하 및 서비스 복잡도를 줄이며, 상기 플랫폼에서 역전파 알고리즘을 적용하여 상기 수집한 데이터의 패턴 분석으로 반복되는 쿼리에 대한 리소스의 낭비를 방지하기 위한 M2M 디바이스의 제어를 기초로 이벤트 발생을 판단해, 상기 허브와 상기 플랫폼의 연동을 통한 M2M 서비스를 제공하기 위한 것을 특징으로 하는 데이터 수집 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수집하는 단계 후에,
    상기 플랫폼에서, 상기 데이터베이스에 누적되어 수집되는 M2M 디바이스의 특정 관리 데이터에서 특정 데이터 패턴과의 비교로 이벤트 발생 여부를 체크하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 특정 데이터 패턴은 상기 데이터베이스에 누적된 특정 관리 데이터에 포함된 문자열의 수집 빈도수 또는 수치의 평균값을 기초로 업데이트되는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 체크하는 단계 후에,
    해당 이벤트 발생에 대한 알림 메시지를 상기 플랫폼과 연동하는 서비스 서버 또는 사용자 단말로 통보하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 체크하는 단계 후에,
    해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 생성하여 상기 M2M 디바이스 또는 상기 게이트웨이로 전송하여 상기 M2M 디바이스 패킷을 전송한 해당 M2M 디바이스가 이후에 상기 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어하는 단계 후에,
    상기 제어 명령을 받는 M2M 디바이스가 복수의 수집 정보 중 상기 제어 명령으로 지정된 일부 수집 정보에 대하여만 해당 M2M 디바이스 패킷을 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 체크하는 단계 후에,
    해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 전송하여 상기 M2M 디바이스 패킷을 전송하지 않은 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이를 활성화시키고, 해당 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이의 중계를 받는 M2M 디바이스가 이후에 상기 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어하는 단계 후에,
    상기 제어 명령을 받는 M2M 디바이스가 복수의 수집 정보 중 상기 제어 명령으로 지정된 전부 또는 일부 수집 정보에 대하여 해당 M2M 디바이스 패킷을 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 방법.
  9. 제5항 또는 제7항에 있어서,
    지역별로 위치한 M2M 디바이스들에 대한 지역별 차등적 가중치가 포함된 상기 제어 명령을 전송하고, 상기 가중치에 따라 각 M2M 디바이스가 다른 주기로 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 M2M 디바이스는 온도, 파고, 또는 습도 측정을 위한 센서, 주변 촬영 영상을 획득하는 CCTV 카메라, 특정 이벤트 발생 문자열을 전송하는 단말, 차량에 탑재된 이동성 블랙박스, 또는 이동 통신 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수집 방법.
  11. 네트워크 상의 M2M 디바이스 또는 M2M 디바이스와 연동하는 게이트웨이로부터 M2M 디바이스 패킷을 수신하여, 패킷의 헤더 이외에 데이터까지 추출하고 방화벽 과정에서 헤더 및 데이터에 대한 해킹 여부를 검사하며 데이터 분석 결과에 따른 특정 관리 데이터를 패킷의 헤더 없이 전송하는 허브; 및
    상기 패킷에 대한 추가적인 데이터 추출과 분석을 생략하여 상기 특정 관리 데이터를 데이터베이스에 수집하는, 네트워크 도메인 상의 플랫폼을 포함하고,
    상기 허브가 방화벽 과정에서 해킹의 검사 이외에 미리 데이터 분석을 통해 상기 플랫폼에서의 부하 및 서비스 복잡도를 줄이며, 상기 플랫폼에서 역전파 알고리즘을 적용하여 상기 수집한 데이터의 패턴 분석으로 반복되는 쿼리에 대한 리소스의 낭비를 방지하기 위한 M2M 디바이스의 제어를 기초로 이벤트 발생을 판단해, 상기 허브와 상기 플랫폼의 연동을 통한 M2M 서비스를 제공하기 위한 것을 특징으로 하는 M2M 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 플랫폼은,
    상기 데이터베이스에 누적되어 수집되는 M2M 디바이스의 특정 관리 데이터에서 특정 데이터 패턴과의 비교로 이벤트 발생 여부를 체크하는 모니터링부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 M2M 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 플랫폼은, 해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 생성하여 상기 M2M 디바이스 또는 상기 게이트웨이로 전송하여 상기 M2M 디바이스 패킷을 전송한 해당 M2M 디바이스가 이후에 상기 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어하는 역전파 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 M2M 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 플랫폼은, 해당 이벤트 발생에 따른 제어 명령을 전송하여 상기 M2M 디바이스 패킷을 전송하지 않은 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이를 활성화시키고, 해당 다른 M2M 디바이스 또는 다른 게이트웨이의 중계를 받는 M2M 디바이스가 이후에 상기 제어 명령에 따라 M2M 디바이스 패킷을 전송하도록 제어하는 역전파 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 M2M 시스템.
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