KR102260094B1 - Control device and method for processing cloud-based big data using unmanned aerial vehicle network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 빅데이터 처리 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 무인 비행체 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a big data processing control apparatus and method, and to a cloud-based big data processing control apparatus and method using an unmanned aerial vehicle network.
5G, 6G와 같은 차세대 통신이 등장하면서 기존의 유선망 기반의 네트워크 만으로는 감당하기 어려운 트래픽이 증가하고 있다. 이에 무인 비행체(Unmanned Aerial Vehicle: 이하 UAV)를 이용하여 네트워크의 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있도록 하는 네트워크가 제안되었다. UAV 기반 네트워크는 기존 유선망 기반의 네트워크의 기지국과 백홀을 UAV로 대체하여 갑작스러운 트래픽 양의 변화에 보다 더 빨리 대처할 수 있도록 한다.With the advent of next-generation communications such as 5G and 6G, traffic that is difficult to handle with only the existing wired network-based networks is increasing. Accordingly, a network has been proposed that can ensure the QoS (Quality of Service) of the network using an unmanned aerial vehicle (hereinafter referred to as UAV). The UAV-based network replaces the base station and backhaul of the existing wired network-based network with a UAV so that it can respond more quickly to sudden changes in traffic volume.
도 1은 UAV 네트워크를 이용하는 클라우드 시스템의 개략적 구조를 나타낸다.1 shows a schematic structure of a cloud system using a UAV network.
도 1을 참조하면, UAV 네트워크를 이용하는 클라우드 시스템(100)에서는 우선 다수의 사용자 단말(User Equipment: 이하 UE)(101)이 지상 영역에 위치한다.Referring to FIG. 1 , in a
그리고 UAV 네트워크는 저고도 플랫폼(Low Altitude Platform: 이하 LAP)과 고고도 플랫폼(High Altitude Platform: 이하 HAP)으로 구분될 수 있다. 기지정된 제1 고도 범위(여기서는 일예로 0.1 ~ 5 km)인 LAP에는 적어도 하나의 저고도 UAV(102)가 위치하며, 제1 고도 범위보다 높은 기지정된 제2 고도 범위(여기서는 일예로 17 ~ 22km)인 HAP에는 적어도 하나의 고고도 UAV(103)가 위치한다.In addition, the UAV network may be divided into a Low Altitude Platform (hereinafter referred to as LAP) and a High Altitude Platform (hereinafter referred to as HAP). At least one low-
적어도 하나의 저고도 UAV(102)는 다수의 UE(101)에 대해 기지국 역할을 수행한다. 저고도 UAV(102)는 다수의 UE(101)로부터 태스크(task)를 인가받아 고고도 UAV(103)로 전달한다.At least one low-
그리고 적어도 하나의 고고도 UAV(103)는 적어도 하나의 저고도 UAV(102)와 UAV 제어 서버(104) 및 고정된 클라우드(general static cloud) 서버(105)를 연결하는 백홀(backhaul), 백본(backbone)의 역할을 수행한다. 이때, 적어도 하나의 고고도 UAV(103)는 FSO(Free Space Optical), 밀리미터파(mmWave) 등을 이용하여 UAV 제어 서버(104) 및 고정된 클라우드 서버(105)와 통신을 수행할 수 있다. 적어도 하나의 고고도 UAV(103)는 UAV 제어 서버(104)로부터 제어 신호를 인가받아 LAP의 적어도 하나의 저고도 UAV(102)를 관리하고, 저고도 UAV(102)에서 전달된 태스크를 클라우드 서버(105)로 전달한다.And at least one high-
UAV 제어 서버(104)는 다수의 UE(101)들에게 최적의 통신 환경이 제공될 수 있도록 적어도 하나의 고고도 UAV(103)와 적어도 하나의 저고도 UAV(102)를 제어한다. UAV 제어 서버(104)는 원활한 통신 환경을 위하여 HAP와 LAP에 위치한 저고도 UAV(102)와 고고도 UAV(103)들의 고도, 위치 등을 제어하고, 저고도 UAV(102)에서 다수의 UE(101)에 대해 관리하는 데이터플로우(dataflow)의 수 등을 조절할 수 있다.The
클라우드 서버(105)는 다수의 UE(101)로부터 저고도 UAV(102)와 고고도 UAV(103)를 통해 전달된 태스크를 처리한다. 특히 클라우드 서버(105)는 빅데이터와 같이 UE(101)이나 저고도 UAV(102)와 고고도 UAV(103)가 자체적으로 처리하기 힘든 태스크를 처리하는 역할을 수행한다. 즉 클라우드 서버(105)는 적어도 하나의 저고도 UAV(102)가 다수의 UE(101)로부터 수집한 데이터와 태스크를 처리하기 위해 기지정된 클라우드 서버(105)로 전송한다. The
이때, UAV 제어 서버(104)가 다수의 UE(101)에게 원활한 네트워크 환경을 제공하기 위해서는 UAV(102, 103)의 움직임을 끊임없이 조절해주어야 한다. 그리고 이를 통해 데이터 전달과 시그널링에 가장 최적의 UAV 위치를 설정할 수 있다.In this case, in order for the
다만 UAV(102, 103)는 포인트 투 포인트(point-to-point) 연결을 제공하기 위해 대기 채널을 이용하는 FSO(또는 밀리미터파)로 통신을 수행하는데, 대기 채널은 채널 환경이 지속적으로 변한다는 특징이 있다. 이에 UAV(102, 103) 간의 통신 또는 UAV(103)와 UAV 제어 서버(104) 간의 통신 시에 여러 변수에 의해 통신 성능이 저하될 수 있다. 이러한 변수에는 일 예로 송신기와 수신기 사이의 오정렬(misalignment)이나, 신호 간섭, 대기 난류, 성층권에서의 신호 산란이 있다. 따라서 UAV(102, 103)가 안정적인 네트워크 성능을 유지하려면 실시간으로 변화되는 채널 환경을 분석하여 무인 비행체의 위치를 최적화해주어야 한다. However, the
특히 클라우드 기반 서비스에서는 UAV 제어 서버(104)가 요구되는 성능을 만족시킬 수 있도록 채널 변수에 대한 데이터를 지속적으로 획득하여 실시간으로 분석하려면 짧은 처리 시간 범위 안에서 처리해야만 하는 제약이 있다.In particular, in the cloud-based service, there is a constraint that the
본 발명의 목적은 대기 채널의 변화에 대한 변수를 획득 및 실시간 분석하여 클라우드 기반으로 다수의 사용자 단말에게 서비스를 안정적으로 제공할 수 있는 최적의 타겟 입력 데이터 율 또는 타겟 데이터플로우를 계산 및 처리함으로써 데이터 전송 시의 지연 시간을 최소화할 수 있는 무인 비행체 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to obtain and analyze a variable for a change in a standby channel in real time to calculate and process an optimal target input data rate or target data flow that can stably provide a service to a plurality of user terminals based on the cloud. An object of the present invention is to provide a cloud-based big data processing control device and method using an unmanned aerial vehicle network that can minimize the delay time during transmission.
본 발명의 다른 목적은 데이터 처리 과정 상의 통신 에러, 데이터 처리 에러 등으로 인해 발생할 수 있는 추가 계산 시간까지 고려하여, 지정된 시간 이내에 처리할 수 있게 하는 워커 노드 수를 정확하게 추정할 수 있는 무인 비행체 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle network that can accurately estimate the number of worker nodes that can be processed within a specified time by considering additional calculation time that may occur due to communication errors in the data processing process, data processing errors, etc. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling cloud-based big data processing.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치는 다수의 사용자 단말(이하 UE)와 적어도 하나의 UAV 및 클라우드 서버를 포함하는 UAV 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 시스템에서, 상기 다수의 UAV에서 수집된 환경 정보로부터 획득된 환경 변수가 기지정된 기준 변화 이상 변화하면, 획득된 환경 변수에서 입력 데이터율과 데이터플로우 수 중 하나를 제어 변수로 선택하는 제어 변수 선택부; 선택된 제어 변수를 미리 지정된 범위 내에서 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률을 계산하고, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률이 기지정된 문턱 확률 이상을 만족하는 상기 제어 변수를 추정하는 제어 변수 추정부; 상기 제어 변수로 추정된 입력 데이터율과 데이터플로우 수 및 다른 환경 변수를 이용하여 특정 시점의 전체 입력 데이터의 크기를 계산하고, 계산된 크기의 입력 데이터를 처리하기 위해 필요한 예상 시간을 통신 또는 데이터 오류 발생에 따른 추가 시간을 함께 반영하여 계산하되, 상기 추가 시간은 통신 오류에 의한 추가 시간과 데이터 처리 오류에 따른 변수 복구 시간, 추가 통신 시간 및 추가 데이터 처리 시간에 오류 발생 확률을 적용하여 계산하며, 계산된 예상 시간을 이용하여 기지정된 목표 데이터 처리 시간을 만족할 수 있는 UE의 수를 나타내는 워커 노드의 수를 계산하는 워커 노드 결정부; 및 계산된 워커 노드의 수에 따라 적어도 하나의 UAV의 위치를 설정하는 UAV 위치 설정부를 포함한다.A cloud-based big data processing control apparatus using an unmanned aerial vehicle network according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a UAV network including a plurality of user terminals (hereinafter referred to as UE) and at least one UAV and a cloud server. In the cloud-based big data processing system, when the environment variable obtained from the environment information collected from the plurality of UAVs changes by more than a predetermined reference change, one of the input data rate and the number of data flows is selected from the obtained environment variable as a control variable a control variable selection unit; a control variable estimator configured to calculate a predetermined time packet reception probability while varying the selected control variable within a predetermined range, and to estimate the control variable for which the calculated predetermined time packet reception probability satisfies a predetermined threshold probability or more; The size of the total input data at a specific point in time is calculated using the input data rate, the number of data flows, and other environmental variables estimated as the control variables, and the estimated time required to process the input data of the calculated size is communicated or data error. It is calculated by reflecting the additional time due to occurrence, but the additional time is calculated by applying the error occurrence probability to the additional time due to communication error, variable recovery time due to data processing error, additional communication time, and additional data processing time, a worker node determining unit for calculating the number of worker nodes indicating the number of UEs capable of satisfying a predetermined target data processing time by using the calculated expected time; and a UAV location setting unit configured to set a location of at least one UAV according to the calculated number of worker nodes.
상기 워커 노드 결정부는 추정된 입력 데이터율과 데이터플로우 수, 전체 UE의 수와 기지정된 배치 시간(batch time) 및 패킷 크기의 곱으로 특정 시점에서의 상기 전체 입력 데이터의 크기를 계산하는 입력 데이터 크기 산출부; 통신 오류에 의한 추가 시간을 통신 시간(Tcommn)과 통신 오류 확률(Pecommn)의 곱으로 계산하고, 데이터 처리 오류에 따른 추가 시간을 환경 변수를 재공유하기 위한 변수 복구 시간(Tevs)과 데이터 처리 오류로 인해 발생된 추가 통신 시간(Tecommn)과 추가 데이터 처리 시간(Teexec)의 합에 데이터 처리 오류 확률(Peexec)을 곱하여 계산하여, 통신 오류에 의한 추가 시간과 데이터 처리 오류에 따른 추가 시간의 합으로 상기 추가 시간을 계산하며, 상기 추가 시간과 상기 환경 변수를 공유하기 위한 변수 공유 시간(Tvs) 및 연산 시간(Tcomp)의 합으로 상기 예상 시간(TDP)을 계산하는 예상 시간 계산부; 및 상기 예상 시간(TDP)을 이용하여, 상기 목표 데이터 처리 시간(Tobject)을 만족하는 타겟 워커 노드 수(N2)를 산출하는 워커 노드 수 산출부를 포함할 수 있다.The worker node determiner calculates the size of the total input data at a specific point in time by multiplying the estimated input data rate and the number of data flows, the total number of UEs, a predetermined batch time, and the packet size. output unit; The additional time due to a communication error is calculated as the product of the communication time (T commn ) and the probability of a communication error (P ecommn ), and the additional time due to the data processing error is calculated as the variable recovery time (T evs ) and It is calculated by multiplying the sum of the additional communication time (T ecommn ) and the additional data processing time (T eexec ) caused by the data processing error by the data processing error probability (P eexec ). The additional time is calculated as the sum of the additional time, and the expected time (T DP ) is calculated as the sum of the additional time and the variable sharing time (T vs ) and the calculation time (T comp ) for sharing the environment variable estimated time calculation unit; and a worker node count calculator configured to calculate a target worker node number N 2 that satisfies the target data processing time T object by using the expected time T DP .
상기 제어 변수 추정부는 상기 입력 데이터율이 상기 제어 변수로 선택되면, 지정된 입력 데이터율 범위 내에서 입력 데이터율을 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률을 계산하고, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률이 기지정된 문턱 확률 이상을 만족하는 입력 데이터율을 타겟 입력 데이터율로 설정하는 입력 데이터율 추정부; 및 상기 데이터플로우 수가 상기 제어 변수로 선택되면, 지정된 데이터플로우 수 범위 내에서 데이터플로우 수를 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률을 계산하고, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률이 기지정된 문턱 확률 이상을 만족하는 데이터플로우 수를 타겟 데이터플로우 수로 설정하는 데이터플로우 수 추정부를 포함할 수 있다.When the input data rate is selected as the control variable, the control variable estimator calculates a predetermined time packet reception probability while varying the input data rate within a specified input data rate range, and the calculated predetermined time packet reception probability is a predetermined threshold. an input data rate estimator configured to set an input data rate that satisfies the probability or higher as a target input data rate; and when the number of dataflows is selected as the control variable, calculating a predetermined time packet reception probability while varying the number of dataflows within a specified dataflow number range, and the calculated specified time packet reception probability satisfies a predetermined threshold probability or more and a dataflow number estimator configured to set the number of dataflows to the target number of dataflows.
상기 입력 데이터율 추정부는 i번째 UAV의 수신 신호 세기(GRi)를 계산하고, 데이터가 i번째 UAV에서 수신되었는지 여부를 확인하기 위해 미리 설정되는 UAV 문턱 수신 감도(β)와 계산된 수신 신호 세기(GRi)를 이용하여 상기 적어도 하나의 UAV 중 i번째 UAV와 UE 사이에서 통신이 이루어질 확률을 나타내는 통신 성공 확률(Ps(v, R))을 기지정된 방식으로 계산하며, 계산된 통신 성공 확률(Ps(v, R))과 UAV의 패킷 처리율(μg), 상기 클라우드 서버에서 진입 서버 처리율(μe), 프로세싱 서버 처리율(μp), 출력 서버 처리율(μo), 데이터베이스 서버 처리율(μd) 및 데이터베이스 서버 접속 확률(δ)을 기반으로 지정된 입력 데이터율 범위 내에서 입력 데이터율을 가변하면서 기지정된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 계산한 후, 계산된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 이용하여, UE가 지정된 시간(Tcc) 이내에 패킷을 성공적으로 수신할 확률을 나타내는 상기 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))을 계산하며, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 입력 데이터율(λ)을 추출할 수 있다.The input data rate estimator calculates the received signal strength (GR i ) of the i-th UAV, and determines whether data is received from the i-th UAV and a preset UAV threshold reception sensitivity (β) and the calculated received signal strength Using (GR i ), a communication success probability (P s (v, R)) indicating a probability of communication between the i-th UAV and the UE among the at least one UAV is calculated in a predetermined manner, and the calculated communication success Probability (P s (v, R)) and packet throughput of UAV (μ g ), ingress server throughput in the cloud server (μ e ), processing server throughput (μ p ), output server throughput (μ o ), database server Based on the throughput (μ d ) and the database server access probability (δ), six predetermined auxiliary threshold reception sensitivities (β 1 to β 6 ) are calculated while varying the input data rate within the specified input data rate range. the six secondary threshold reception (β 1 ~ β 6) to, UE is the specified time (T cc) said point-in-time packet reception probability (F (T cc)) represents the probability of successful reception of the packet within using the It is possible to extract the input data rate (λ) at which the calculated predetermined time packet reception probability (F(T cc )) is derived to be greater than or equal to the predetermined threshold probability (p).
상기 입력 데이터율 추정부는 문턱 확률(p) 이상인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 도출되지 않으면, 상기 환경 변수로 획득된 데이터플로우 수를 기지정된 기준 데이터플로우 수 비율 단위로 감소시키고, 입력 데이터율을 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 입력 데이터율(λ)을 추출할 수 있다. If the input data rate estimator does not derive a predetermined time packet reception probability (F(T cc )) equal to or greater than a threshold probability (p), the number of dataflows obtained as the environment variable is reduced by a predetermined reference dataflow number ratio unit, , while varying the input data rate, it is possible to extract the input data rate λ at which the packet reception probability F(T cc ) at a predetermined time is derived to be greater than or equal to the predetermined threshold probability p.
상기 데이터플로우 수 추정부는 i번째 UAV의 수신 신호 세기(GRi)를 계산하고, 데이터가 i번째 UAV에서 수신되었는지 여부를 확인하기 위해 미리 설정되는 UAV 문턱 수신 감도(β)와 계산된 수신 신호 세기(GRi)를 이용하여 상기 적어도 하나의 UAV 중 i번째 UAV와 UE 사이에서 통신이 이루어질 확률을 나타내는 통신 성공 확률(Ps(v, R))을 기지정된 방식으로 계산하며, 계산된 통신 성공 확률(Ps(v, R))과 UAV의 패킷 처리율(μg), 상기 클라우드 서버에서 진입 서버 처리율(μe), 프로세싱 서버 처리율(μp), 출력 서버 처리율(μo), 데이터베이스 서버 처리율(μd) 및 데이터베이스 서버 접속 확률(δ)을 기반으로 지정된 데이터플로우 수 범위 내에서 데이터플로우 수를 가변하면서 기지정된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 계산한 후, 계산된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 이용하여, UE가 지정된 시간(Tcc) 이내에 패킷을 성공적으로 수신할 확률을 나타내는 상기 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))을 계산하며, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 데이터플로우 수(N1)를 추출할 수 있다.The data flow number estimator calculates the received signal strength (GR i ) of the i-th UAV, and determines whether data is received from the i-th UAV and a preset UAV threshold reception sensitivity (β) and the calculated received signal strength Using (GR i ), a communication success probability (P s (v, R)) indicating a probability of communication between the i-th UAV and the UE among the at least one UAV is calculated in a predetermined manner, and the calculated communication success Probability (P s (v, R)) and packet throughput of UAV (μ g ), ingress server throughput in the cloud server (μ e ), processing server throughput (μ p ), output server throughput (μ o ), database server Based on the throughput (μ d ) and the database server access probability (δ), the number of dataflows is varied within the range of the number of dataflows, and the six predetermined auxiliary threshold reception sensitivities (β 1 to β 6 ) are calculated and then calculated. the six secondary threshold reception (β 1 ~ β 6) to, UE is the specified time (T cc) said point-in-time packet reception probability (F (T cc)) represents the probability of successful reception of the packet within using the , and it is possible to extract the number of dataflows (N 1 ) in which the calculated probability of receiving packets at a specific time (F(T cc )) is greater than or equal to a predetermined threshold probability (p).
상기 데이터플로우 수 추정부는 문턱 확률(p) 이상인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 도출되지 않으면, 상기 환경 변수로 획득된 입력 데이터율을 기지정된 기준 입력 데이터율 비율 단위로 감소시키고, 데이터플로우 수를 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 데이터플로우 수(N1)를 추출할 수 있다.The dataflow number estimating unit reduces the input data rate obtained as the environment variable by a unit of a predetermined reference input data rate ratio if the predetermined time packet reception probability (F(T cc )) greater than or equal to the threshold probability (p) is not derived. , while varying the number of data flows, the number of data flows (N 1 ) in which the packet reception probability (F(T cc )) at a specified time is derived to be greater than or equal to the predetermined threshold probability (p) may be extracted.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인 비행체 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법은 다수의 사용자 단말(이하 UE)와 적어도 하나의 UAV, 클라우드 서버 및 UAV 제어 서버를 포함하는 UAV 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 시스템에서 상기 UAV 제어 서버에 의해 수행되는 빅데이터 처리 방법에 있어서, 상기 다수의 UAV에서 수집된 환경 정보로부터 획득된 환경 변수가 기지정된 기준 변화 이상 변화하면, 획득된 환경 변수에서 입력 데이터율과 데이터플로우 수 중 하나를 제어 변수로 선택하는 단계; 선택된 제어 변수를 미리 지정된 범위 내에서 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률을 계산하고, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률이 기지정된 문턱 확률 이상을 만족하는 상기 제어 변수를 추정하는 단계; 상기 제어 변수로 추정된 입력 데이터율과 데이터플로우 수 및 다른 환경 변수를 이용하여 특정 시점의 전체 입력 데이터의 크기를 계산하고, 계산된 크기의 입력 데이터를 처리하기 위해 필요한 예상 시간을 통신 또는 데이터 오류 발생에 따른 추가 시간을 함께 반영하여 계산하되, 상기 추가 시간은 통신 오류에 의한 추가 시간과 데이터 처리 오류에 따른 변수 복구 시간, 추가 통신 시간 및 추가 데이터 처리 시간에 오류 발생 확률을 적용하여 계산하며, 계산된 예상 시간을 이용하여 기지정된 목표 데이터 처리 시간을 만족할 수 있는 UE의 수를 나타내는 워커 노드의 수를 결정하는 단계; 및 계산된 워커 노드의 수에 따라 적어도 하나의 UAV의 위치를 설정하는 단계를 포함한다.A cloud-based big data processing control method using an unmanned aerial vehicle network according to another embodiment of the present invention for achieving the above other object includes a plurality of user terminals (hereinafter referred to as UE) and at least one UAV, a cloud server, and a UAV control server In the big data processing method performed by the UAV control server in a cloud-based big data processing system using a UAV network that selecting one of an input data rate and a number of data flows from the obtained environment variables as a control variable; calculating a predetermined time packet reception probability while varying the selected control variable within a predetermined range, and estimating the control variable for which the calculated predetermined time packet reception probability satisfies a predetermined threshold probability or more; The size of the total input data at a specific time is calculated using the input data rate, the number of data flows, and other environmental variables estimated as the control variables, and the estimated time required to process the input data of the calculated size is communicated or data error. It is calculated by reflecting the additional time due to the occurrence, but the additional time is calculated by applying the error occurrence probability to the additional time due to communication error, variable recovery time due to data processing error, additional communication time, and additional data processing time, determining the number of worker nodes representing the number of UEs capable of satisfying a predetermined target data processing time by using the calculated expected time; and setting the position of the at least one UAV according to the calculated number of worker nodes.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치 및 방법은 대기 채널의 변화에 대한 변수를 획득하고, 획득된 변수를 기반으로 타겟 입력 데이터율 또는 데이터플로우를 계산함으로써, 주어진 통신 환경에서 사용자 단말이 저고도 플랫폼과 고고도 플랫폼을 통해 전달한 통신 패킷을 지정된 시간내에 전달받을 수 있도록 할 수 있다. 또한 계산된 입력 데이터율 또는 데이터플로우를 기반으로 사용자 단말에서 요청받은 빅데이터 태스크를 처리하는 과정에서 오류로 인한 추가시간이 발생하더라도, 지정된 시간 내에 처리할 수 있도록 최적의 타겟 워커 노드 수를 계산함으로써, 빅데이터에 대한 실시간 처리가 요구되는 스트리밍 환경에서도 시스템의 성능을 보장할 수 있다.Therefore, the cloud-based big data processing control apparatus and method using an unmanned aerial vehicle network according to an embodiment of the present invention obtains a variable for a change in an air channel, and calculates a target input data rate or data flow based on the obtained variable By doing so, in a given communication environment, it is possible for the user terminal to receive the communication packet delivered through the low-altitude platform and the high-altitude platform within a specified time. In addition, based on the calculated input data rate or data flow, even if additional time due to an error occurs in the process of processing the big data task requested by the user terminal, it calculates the optimal number of target worker nodes so that it can be processed within the specified time. , it is possible to guarantee the performance of the system even in a streaming environment that requires real-time processing of big data.
도 1은 UAV 네트워크를 이용하는 클라우드 시스템의 개략적 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAV 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치의 개략적 구조를 나타낸다.
도 3은 도 2의 변수 추정부의 상세 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAV 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법을 나타낸다.1 shows a schematic structure of a cloud system using a UAV network.
2 shows a schematic structure of a cloud-based big data processing control apparatus using a UAV network according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a detailed configuration of the variable estimator of FIG. 2 .
4 shows a cloud-based big data processing control method using a UAV network according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it does not exclude other components unless otherwise stated, but may further include other components. In addition, terms such as "... unit", "... group", "module", and "block" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware. and a combination of software.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAV 제어 서버의 개략적 구조를 나타내고, 도 3은 도 2의 변수 추정부의 상세 구성을 나타낸다.2 shows a schematic structure of a UAV control server according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a detailed configuration of the variable estimator of FIG. 2 .
본 실시예에서는 도 1의 UAV 제어 서버(104)가 UAV 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치로서 동작하는 것으로 가정하여 설명한다. 이에 도 2에서는 UAV 제어 서버(200)의 개략적 구조를 별도로 도시하였다.In this embodiment, it is assumed that the
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 UAV 제어 서버(200)는 수신부(210), 환경 분석부(220), 변수 추정부(230), UAV 위치 설정부(240) 및 송신부(250)를 포함할 수 있다.1 and 2 , the
수신부(210)는 저고도 UAV(102) 및 고고도 UAV(103)로부터 네트워크 환경 정보를 수신한다. 환경 분석부(220)는 수신부(210)가 수신한 네트워크 환경 정보를 분석하여 환경 변수를 획득한다. 그리고 변수 추정부(230)는 환경 분석부(220)에서 분석된 네트워크 환경 정보에서 획득된 환경 변수를 바탕으로 최적화 작업을 수행하여 현재 네트워크 환경에 적합한 타겟 입력 데이터율(input data rate)과, 타겟 데이터플로우(dataflow)의 수 및 다수의 UE(101) 중 클라우드 서버(105)로 데이터를 전송할 타겟 워커 노드(worker node)의 수를 추정한다.The
UAV 위치 설정부(240)는 변수 추정부(230)에서 추정된 입력 데이터율과, 데이터플로우 수 및 타겟 워커 노드 수를 기반으로 적어도 하나의 저고도 UAV(102)와 적어도 하나의 고고도 UAV(103)가 배치되어야 하는 고도와 위치를 판별하여 각 UAV에 대한 위치 정보를 생성한다.The UAV
송신부(250)는 UAV 위치 설정부(240)에서 생성된 위치 정보를 적어도 하나의 저고도 UAV(102)와 적어도 하나의 고고도 UAV(103)로 전송하여 저고도 UAV(102)와 고고도 UAV(103) 각각이 위치 정보에 대응하는 고도 및 위치로 이동하도록 한다. 이때 고고도 UAV(103)는 UAV 제어 서버(200)에서 전송된 위치 정보를 바탕으로 자신의 위치를 조정하며, 대응하는 저고도 UAV(102)로 수정된 고도, 위치 정보를 전달하여 저고도 UAV(102)의 고도, 위치 정보를 수정한다.The
여기서 수신부(210)와 송신부(250)는 통신부로 통합될 수 있다. 그리고 UAV 위치 설정부(240)가 계산된 타겟 워커 노드 수에 따라 저고도 UAV(102)와 고고도 UAV(103)의 위치를 조절하는 다양한 기법이 이미 공개되어 있다.Here, the receiving
따라서 여기서는 UAV 제어 서버(200)에서 변수 추정부(230)가 환경 분석부(220)에서 획득된 환경 변수를 바탕으로 현재 네트워크 환경에 적합한 입력 데이터율과 데이터플로우 수 및 타겟 워커 노드 수를 추정하는 기법에 대해 상세하게 설명한다.Therefore, here, the
본 실시예에서 변수 추정부(230)는 우선 네트워크 환경 정보를 바탕으로 입력 데이터율(λ)과 데이터플로우 수(N1)를 계산하고, 계산된 입력 데이터율(λ)과 데이터플로우 수(N1)의 수에 따라 워커 노드 수(N2)를 계산한다.In this embodiment, the
도 3을 참조하면, 변수 추정부(230)는 환경 변화 판별부(231), 제어 변수 선택부(232), 입력 데이터율 추정부(233), 데이터플로우 수 추정부(234), 입력 데이터 크기 산출부(235), 예상 시간 계산부(236) 및 워커 노드 수 산출부(237)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
환경 변화 판별부(231)는 환경 분석부(220)에서 획득된 환경 변수를 인가받아 환경 변수의 변화가 기지정된 기준 변화 이상인지 판별한다. 여기서 환경 변수는 단일 변수가 아니라 대기 채널 상태를 나타내기 위한 다수의 변수의 집합으로 구성될 수 있다. 여기서 환경 변수는 일 예로 네트워크에 있는 총 UE(101)의 수(n), UAV(102)의 속도(v)와 클라우드 시스템의 각 구성 요소에 설정된 문턱값, 통신 신호와 서버 관련 변수 및 입력 데이터율(λ)과 데이터플로우 수(N1) 등이 포함될 수 있다.The environment
그리고 클라우드 시스템의 각 구성 요소에 설정된 문턱값에는 UAV 문턱 수신 감도(β), 시스템 응답 시간(τ), 패킷이 지정된 시간 내 처리되는 확률(p), 목표 데이터 처리 시간(Tobject)이 포함될 수 있다. 또한 통신 신호 및 서버 변수에는 신호의 주파수(f), 저고도 UAV의 패킷 처리율(μg), 클라우드 서버(105)에서 진입 서버(entering server) 처리율(μe), 프로세싱 서버(processing server) 처리율(μp), 출력 서버(output server) 처리율(μo), 데이터베이스 서버(database server) 처리율(μd) 및 데이터베이스 서버 접속 확률(δ) 등이 포함될 수 있다.And the threshold value set for each component of the cloud system may include the UAV threshold reception sensitivity (β), the system response time (τ), the probability that the packet is processed within the specified time (p), and the target data processing time (T object ). have. In addition, the communication signal and server variables include the frequency of the signal (f), the packet throughput of the low-altitude UAV (μ g ), the entering server throughput (μ e ) in the
그리고 다수의 환경 변수 각각에는 각 환경 변수에 대응하는 서로 다른 기준 변화량이 미리 설정될 수 있다.In addition, each of the plurality of environment variables may be preset with a different reference change amount corresponding to each environment variable.
환경 변화 판별부(231)는 다수의 환경 변수 중 적어도 하나의 환경 변수가 미리 설정된 기준 변화량 이상이지 여부를 판별하고, 적어도 하나의 환경 변수에 기준 변화량 이상의 변화가 발생된 것으로 판별되면, 제어 변수 선택부(232)로 환경 변수를 전달하여 최적화 작업이 수행되도록 한다. 그러나 다수의 환경 변수 각각의 변화량이 기준 변화량 이하이면, 이전 설정된 입력 데이터율(λ)과 데이터플로우 수(N1)의 수 및 워커 노드 수(N2)가 유지되도록 한다. 즉 별도로 최적화 과정을 수행하지 않고, 이전 계산된 입력 데이터율(λ)과 데이터플로우 수(N1)의 수 및 워커 노드 수(N2)를 그대로 이용하도록 한다.The environment
제어 변수 선택부(232)는 환경 변화 판별부(231)에서 판별된 다수의 환경 변수에서 입력 데이터율(λ)과 데이터플로우 수(N1) 중 하나를 우선 최적화하고자 하는 제어 변수로 선택한다. 여기서 제어 변수 선택부(232)는 일예로 입력 데이터율(λ)과 데이터플로우 수(N1) 중 변화량이 큰 변수를 제어 변수로 선택할 수 있으나, 제어 변수를 랜덤하게 선택할 수도 있다. 제어 변수 선택부(232)는 입력 데이터율(λ)을 제어 변수로 선택한 경우, 입력 데이터율 추정부(233)를 활성화하고, 데이터플로우 수 추정부(234)를 비활성화할 수 있다. 반면, 데이터플로우 수(N1)를 제어 변수로 선택한 경우, 데이터플로우 수 추정부(234)를 활성화하고, 입력 데이터율 추정부(233)를 비활성화할 수 있다.The control
상기에서는 설명의 편의를 위하여, 환경 변화 판별부(231)와 제어 변수 선택부(232)를 구분하여 도시하였으나, 환경 변화 판별부(231)는 제어 변수 선택부(232)에 포함될 수 있다.In the above description, for convenience of explanation, the environment
입력 데이터율 추정부(233)는 제어 변수 선택부(232)에 의해 활성화되어, 환경 변수를 인가받아, 환경 변수에 따른 타겟 입력 데이터율(λ)을 추정한다. 입력 데이터율 추정부(233)는 이전 설정된 데이터플로우 수(N1)를 포함하는 환경 변수들 이용하여 타겟 입력 데이터율(λ)을 추정할 수 있다.The input
입력 데이터율 추정부(233)는 환경 변수에 기반하여 타겟 입력 데이터율(λ)을 추정하기 위해, 우선 저고도 UAV(102)와 UE 사이에 통신이 이루어질 확률인 통신 성공 확률(Ps(v, R))을 계산한다.In order to estimate the target input data rate (λ) based on the environment variable, the input data
클라우드 서버(105)와 UAV(102) 사이의 무선 채널이 라이스 페이딩 채널(Rice fading channel)인 것으로 가정하고, 전자파의 경로 손실을 고려하면, 클라우드 서버(105)와 i번째 UAV(102) 사이의 무선 채널을 통한 통신에서 t번째 타임 슬롯에서 i번째 UAV(102)의 수신 신호 세기(GRi t)는 수학식 1로 계산될 수 있다.Assuming that the wireless channel between the
이때, 송수신 안테나의 이득(gain)은 모두 1로 설정되었으며, GT는 전송 세기(transmitting power), ri 는 i번째 UAV(102)와 클라우드 서버(105) 사이의 거리를 나타내고, f는 신호의 주파수를 나타내며, hi t 는 t번째 타임 슬롯의 채널 페이딩 계수(channel fading coefficient)로서, 분산과 표준 편차(v, σ)의 파라미터에 의한 라이스 분포 특성을 가지며, 시스템의 동작 시간이 기지정된 기준 시간을 초과한 경우, 타임 슬롯 인덱스(t)는 생략될 수 있다. 또한 단순화를 위해 표준 편차가 1인 (v, 1)에서 채널 페이딩 계수(hi)는 두 개의 단위 분산(unit variance)(x, y)의 제로 평균 가우시안 변수(zero-mean Gaussian variable)로서 로 표현될 수 있다. 여기서 이고, 이다.At this time, the gain of the transmit/receive antenna is all set to 1, GT is the transmitting power, r i represents the distance between the i-
그리고 데이터가 i번째 UAV(102)에서 수신되었는지 여부를 확인하기 위한 UAV 문턱 수신 감도(β)가 미리 설정될 수 있다. 이에 수신 신호 세기(GRi)가 UAV 문턱 수신 감도(β) 이상(GRi ≥ β)이면 데이터가 정상 수신된 것으로 볼 수 있는 반면, 수신 신호 세기(GRi)가 UAV 문턱 수신 감도(β) 미만(GRi < β)이면 데이터가 데이터사 수신되지 않은 것으로 볼 수 있다. 그리고 라이스 분포 변수인 채널 페이딩 계수(hi)는 UAV의 위치(x, y)와 속도(v)를 기반으로 로 표현될 수 있다. 이에 저고도 UAV(102)와 UE 사이에 통신이 이루어질 확률인 통신 성공 확률(Ps(v, R))은 저고도 UAV(102)의 서비스 반경(R)과 전송 세기(GT), 문턱 수신 감도(β), 속도(v)를 기반으로 수학식 2에 따라 계산될 수 있다.In addition, a UAV threshold reception sensitivity β for checking whether data is received by the i-
여기서 f(hi)는 채널 페이딩 계수에 대한 확률 밀도 함수(probability density function)를 나타낸다.Here, f(h i ) represents a probability density function for a channel fading coefficient.
그리고 계산된 통신 성공 확률(Ps(v, R))과 저고도 UAV의 패킷 처리율(μg), 클라우드 서버(105)에서 진입 서버(entering server) 처리율(μe), 프로세싱 서버(processing server) 처리율(μp), 출력 서버(output server) 처리율(μo), 데이터베이스 서버(database server) 처리율(μd) 및 데이터베이스 서버 접속 확률(δ)을 기반으로 처리 가능한 최대 입력 데이터율(maxλ)에 의해 지정되는 입력 데이터율(λ)의 범위(0 ≤ λ ≤ maxλ) 내에서 입력 데이터율(λ)을 가변하면서 문턱 수신 감도(β)를 수학식 3과 같이 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)로 구분하여 계산한다.And the calculated communication success probability (P s (v, R)) and the packet throughput of the low-altitude UAV (μ g ), the entering server throughput (μ e ) in the
구분하여 계산된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 이용하여, UE(101)가 지정된 시간(Tcc) 이내에 패킷을 성공적으로 수신할 확률을 나타내는 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))을 수학식 4에 따라 계산할 수 있다.Using the six auxiliary threshold reception sensitivities (β 1 ~ β 6 ) calculated separately, the specified time packet reception probability (F ( F ( ) ) indicating the probability that the
여기서 fn(t)는 수학식 5에 따라 계산될 수 있다.Here, f n (t) may be calculated according to
수학식 4에 의해 계산되는 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))은 UE(101)가 저고도 UAV(102)와 고고도 UAV(103)을 통해 전달한 통신 패킷을 지정된 시간 (TCC) 내에 전달받는 확률이다.The specified time packet reception probability (F(T cc )) calculated by Equation 4 is the communication packet delivered by the
입력 데이터율 추정부(233)는 입력 데이터율(λ)을 가변하면서 획득되는 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 획득되면, 획득된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상(F(Tcc) ≥ p)으로 도출되는 입력 데이터율(λ)을 추출한다. 입력 데이터율 추정부(233)는 입력 데이터율(λ)을 가변하면서 획득된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc)) 중 문턱 확률(p) 이상인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 존재하지 않으면, 입력 데이터율(λ)만을 가변하더라도 지정 시간 이내에 패킷을 수신할 가능성이 낮다는 것을 의미한다. 따라서 기존에 설정된 데이터플로우 수(N1)를 기지정된 기준 데이터플로우 비율(ψN)만큼 감소(N1(1-ψN))시켜, 다시 수학식 2 내지 4에 따라 통신 성공 확률(Ps(v, R))을 계산하고, 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)하며, 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))을 계산하여 (F(Tcc) ≥ p)을 만족하는 입력 데이터율(λ)을 반복적으로 탐색한다.When the input
한편 데이터플로우 수 추정부(234)는 제어 변수 선택부(232)에 의해 활성화되어, 환경 변수를 인가받아, 환경 변수에 따른 타겟 데이터플로우 수(N1)를 추정한다. 입력 데이터율 추정부(233)는 이전 설정된 데이터플로우 수(N1)를 포함하는 환경 변수들 이용하여 타겟 입력 데이터율(λ)을 추정할 수 있다.Meanwhile, the dataflow
데이터플로우 수 추정부(234) 또한 입력 데이터율 추정부(233)와 유사하게 환경 변수에 기반하여 타겟 데이터플로우 수(N1)를 추정하기 위해, 입력 데이터율(λ) 대신 데이터플로우 수(N1)를 기지정된 최대 데이터플로우 수(maxN1)에 의해 지정되는 데이터플로우 수(N1)의 범위(0 ≤ N1 ≤ maxN1) 내에서 가변하면서, 수학식 2 내지 4에 따라 통신 성공 확률(Ps(v, R))을 계산하고, 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)하며, 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))을 계산하여 (F(Tcc) ≥ p)을 만족하는 데이터플로우 수(N1)를 탐색한다. 그러나 (F(Tcc) ≥ p)을 만족하는 데이터플로우 수(N1)가 탐색되지 않으면, 입력 데이터율(λ)을 기지정된 기준 입력 데이터율 비율(ψλ)만큼 감소(λ(1-ψλ))시켜, 다시 데이터플로우 수(N1)를 가변하면서 반복 탐색한다.Similarly to the input data
여기서 입력 데이터율 추정부(233)와 데이터플로우 수 추정부(234)는 제어 변수 선택부(232)에서 선택된 제어 변수를 추정하는 제어 변수 추정부로 통합될 수 있다.Here, the input
입력 데이터 크기 산출부(235)는 입력 데이터율 추정부(233) 또는 데이터플로우 수 추정부(234) 중 하나로부터 타겟 입력 데이터율(λ)과 데이터플로우 수(N1)가 추정되면, 추정된 입력 데이터율(λ)과 데이터플로우 수(N1), 네트워크에 있는 총 UE(101)의 수(n), 실시간 빅데이터 처리 시스템에 설정된 배치 시간(batch time)(t) 및 패킷 크기(ω)를 기반으로 특정 시점의 전체 입력 데이터의 크기(s)를 수학식 6에 따라 계산한다.The input
그리고 예상 시간 계산부(236)는 수학식 6에 따라 계산된 크기의 입력 데이터를 처리하는데 필요한 예상 시간(TDP)을 계산한다. 여기서 예상 시간(TDP)은 획득된 환경 변수 등을 공유하기 위한 변수 공유(Variable sharing) 시간(Tvs), 연산 시간(Tcomp) 및 빅데이터 처리 과정에서 발생하는 오류에 따른 추가 시간(Tadd)의 합이며, 여기서 연산 시간(Tcomp)은 다시 통신 시간(Tcommn)과 실행 시간(Texec)의 합으로 표현될 수 있으므로, 수학식 7과 같이 계산될 수 있다. The expected time calculator 236 calculates an expected time T DP required to process input data of a size calculated according to Equation (6). Here, the estimated time (T DP ) is the variable sharing time (T vs ) for sharing the acquired environment variables, etc., the calculation time (T comp ), and the additional time (T) due to errors occurring in the big data processing process. add ), where the operation time (T comp ) can be expressed as the sum of the communication time (T commn ) and the execution time (T exec ) again, so it can be calculated as in Equation (7).
한편, 수학식 7에서 추가 시간(Tadd)은 통신 오류 확률(Pecomm)과 통신 오류로 인해 발생된 추가 통신 시간(Tecomm), 그리고 데이터 처리 오류 확률(Peexec)과 변수 공유 과정에서 변수 복구 시간(Tevs), 데이터 처리 오류로 인해 발생된 추가 통신 시간(Tecommn)과 추가 데이터 처리 시간(Teexec)을 고려하여 수학식 8로 계산될 수 있다.On the other hand, in Equation 7, the additional time (T add ) is the communication error probability (P ecomm ), the additional communication time (T ecomm ) caused by the communication error, and the data processing error probability (P eexec ) and the variable in the variable sharing process. It can be calculated by Equation 8 in consideration of the recovery time (T evs ), the additional communication time (T ecommn ) and the additional data processing time (T eexec ) generated due to a data processing error.
수학식 8에서 변수 공유 과정에서 변수 복구 시간(Tevs)과 추가 통신 시간(Tecommn)까지 함께 고려되는 것은 클라우드 기반 빅데이터 처리 시스템에서는 특정 워커 노드에서 오류가 발생되면, 해당 워커 노드에서 처리하던 데이터를 다른 워커 노드로 이관하여 처리하므로 모든 과정이 다시 수행되기 때문이다. 즉 통신 시간만 더해지던 통신 오류 과정과 달리, 빅데이터 처리 과정에서 발생하는 오류는 모든 과정이 한번 더 수행된다고 볼 수 있으므로, 변수 복구 시간(Tevs)과 추가 통신 시간(Tecommn)이 함께 반영되어야 한다.In Equation 8, the variable recovery time (T evs ) and the additional communication time (T ecommn ) are considered together in the variable sharing process. In the cloud-based big data processing system, when an error occurs in a specific worker node, the This is because data is transferred to another worker node for processing, so all processes are performed again. In other words, unlike the communication error process in which only the communication time is added, the error occurring in the big data processing process can be considered that all processes are performed once again, so the variable recovery time (T evs ) and the additional communication time (T ecommn ) are reflected together should be
따라서 수학식 7의 예상 시간(TDP)은 수학식 9로 다시 계산될 수 있다.Therefore, the expected time (T DP ) of Equation 7 may be recalculated as Equation 9.
여기서 n은 워커 노드의 수이고, i는 오류에 의한 반복 횟수이며, 이고, B는 배치 파일 처리 시간(Ma)(B = Ma) 이며, 이다. coeff는 미리 지정된 계수이고, 와 는 각각 연산 시간의 평균값이고, 변수 공유 시간의 평균값을 나타낸다.where n is the number of worker nodes, i is the number of iterations by error, , where B is the batch file processing time (M a ) (B = M a ), to be. coeff is a predetermined coefficient, Wow is the average value of the calculation time, respectively, and represents the average value of the variable sharing time.
변수 공유 단계 시간의 평균값으로서 측정에 의해 획득되는 변수Variable obtained by measurement as average value of variable sharing step time
워커 노드 수(N)가 충분히 크다고 가정하면, 수학식 9는 수학식 10과 같이 변형될 수 있다.Assuming that the number of worker nodes (N) is sufficiently large, Equation (9) can be transformed into Equation (10).
여기서 이고, 이며, 이다. here ego, is, to be.
워커 노드 수 산출부(237)는 예상 시간 계산부(236)에서 계산된 예상 시간(TDP)을 이용하여, 목표 데이터 처리 시간(Tobject)을 만족하는 타겟 워커 노드 수(N2)를 산출한다.The number of worker
클라우드 기반 빅데이터 처리 시스템에서 데이터를 배치 시간 내에 처리하기 위해서는 수학식 10으로 계산되는 예상 시간(TDP)이 목표 데이터 처리 시간(Tobject) 이하이어야 하므로, 수학식 11로 표현될 수 있다.In order to process data within the batch time in the cloud-based big data processing system, since the expected time T DP calculated by Equation 10 must be less than or equal to the target data processing time T object , it may be expressed by Equation 11 .
그리고 수학식 11은 수학식 12와 같이 다시 표현될 수 있다.And Equation 11 can be expressed again as Equation 12.
수학식 12로부터 워커 노드 수는 수학식 13과 같이 3개(n1, n2, n3)로 도출될 수 있다.From Equation 12, the number of worker nodes may be derived as three (n 1 , n 2 , n 3 ) as in Equation 13.
여기서 이다.here to be.
이후, 워커 노드 수 산출부(237)는 수학식 13으로부터 계산된 3개의 워커 노드 수(n1, n2, n3)에 대해 수학식 14와 같이 가장 작은 양의 실수를 선택하고, 선택된 워커 노드 수 이상의 최소 자연수를 타겟 워커 노드 수(N2)로 설정한다.Thereafter, the worker
도 3에서 입력 데이터 크기 산출부(235)와 예상 시간 계산부(236) 및 워커 노드 수 산출부(237)는 워커 노드 결정부로 통합될 수 있다.In FIG. 3 , the input
변수 추정부(230)의 워커 노드 수 산출부(237)는 타겟 워커 노드 수(N2)가 설정되면, 추정된 타겟 입력 데이터율(λ)과 타겟 데이터플로우 수(N1) 및 타겟 워커 노드 수(N2)를 UAV 위치 설정부(240)로 전달한다. 이에 UAV 위치 설정부(240)는 워커 노드 수 산출부(237)에서 전달된 타겟 입력 데이터율(λ)과 타겟 데이터플로우 수(N1) 및 타겟 워커 노드 수(N2)를 기반으로 다수의 UE(101) 중 타겟 워커 노드 수(N2)에 대응하는 개수의 UE를 선택하고, 선택된 UE와 통신이 수행되도록 적어도 하나의 저고도 UAV(102)와 적어도 하나의 고고도 UAV(103)가 배치되어야 하는 고도 및 위치에 대한 위치 정보를 생성한다.The number of worker
이때, UAV 위치 설정부(240)는 타겟 입력 데이터율(λ)과 타겟 데이터플로우 수(N1) 및 타겟 워커 노드 수(N2) 이외에 다른 환경 변수를 함께 인가받아 위치 정보를 생성할 수도 있다.At this time, the UAV
상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 무인 비행체 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치는 다수의 UAV에 대해 실시간으로 변하는 채널 환경을 분석하기 위해 스파크 스트리밍과 같은 빅데이터 기술을 활용하는 경우 0.5에서 3초 수준으로 설정되는 미니 배치를 만족시킬 수 있는 타겟 입력 데이터율(λ)과 타겟 데이터플로우 수(N1)를 추정하고, 추정된 타겟 입력 데이터율(λ)과 타겟 데이터플로우 수(N1)를 기반으로 타겟 워커 노드 수(N2)를 산출함으로써, 무인 비행체 네트워크를 최적화 할 수 있도록 한다.As described above, the cloud-based big data processing control device using the unmanned aerial vehicle network according to this embodiment uses big data technology such as spark streaming to analyze the channel environment changing in real time for a number of UAVs. Estimate the target input data rate (λ) and the target dataflow number (N 1 ) that can satisfy the mini-batch set at the level of 3 seconds, and the estimated target input data rate (λ) and the target dataflow number (N 1 ) ) based on the number of target worker nodes (N 2 ), so that the unmanned aerial vehicle network can be optimized.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAV 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법을 나타낸다.4 shows a cloud-based big data processing control method using a UAV network according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 도 4에 도시된 본 실시예에 따른 UAV 네트워크를 이용한 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법을 설명하면, 우선 다수의 UAV(102, 103)에서 수집된 환경 정보를 인가받아 분석하여 지정된 환경 변수를 획득한다(S10). 그리고 이전 획득된 환경 변수에 비해 획득된 환경 변수가 기준 변화 이상 변화하였는지 판별한다(S20). 만일 환경 변화가 기준 변화 이상인 것으로 판별되면, 입력 데이터율(λ)과 데이터플로우 수(N1) 중 하나를 우선 최적화하고자 하는 제어 변수로 선택한다(S30). 여기서 제어 변수는 입력 데이터율(λ)과 데이터플로우 수(N1) 중 변화량이 큰 변수를 제어 변수로 선택할 수 있으나, 제어 변수를 랜덤하게 선택할 수도 있다.1 to 3, the cloud-based big data processing control method using the UAV network according to the present embodiment shown in FIG. 4 will be described. First, the environmental information collected from a plurality of
그리고 입력 데이터율(λ)이 제어 변수로 선택되었는지 판별한다(S40). 만일 입력 데이터율(λ)이 제어 변수로 선택된 것으로 판별되면, 타겟 입력 데이터율(λ) 추정 단계를 수행한다.Then, it is determined whether the input data rate λ is selected as a control variable (S40). If it is determined that the input data rate λ is selected as the control variable, a target input data rate λ estimation step is performed.
타겟 입력 데이터율(λ) 추정 단계에서는 우선 기존 획득된 데이터플로우 수(N1)와 다른 환경 변수들을 이용하여, 수학식 2에 따라 통신 성공 확률(Ps(v, R))을 계산한다(S51). 그리고 미리 지정된 입력 데이터율의 범위(0 ≤ λ ≤ maxλ)를 분석한다(S52). 이후 분석된 입력 데이터율의 범위(0 ≤ λ ≤ maxλ) 내에서 입력 데이터율(λ)을 가변하면서, 수학식 3에 따른 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 계산한다(S53). 가변되는 입력 데이터율(λ) 각각에 대해 획득되는 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 이용하여, 각 입력 데이터율(λ)에서 UE(101)가 지정된 시간(Tcc) 이내에 패킷을 성공적으로 수신할 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))을 계산한다(S54). 그리고 각 입력 데이터율(λ)에 대해 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc)) 중 기지정된 문턱 확률(p) 이상(F(Tcc) ≥ p)인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 존재하는지 판별한다(S55). 만일 문턱 확률(p) 이상인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 존재하면, 해당 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))에 대응하는 입력 데이터율(λ)을 타겟 입력 데이터율로 추정한다(S56). 그러나 문턱 확률(p) 이상인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 존재하지 않으면, 기존에 설정된 데이터플로우 수(N1)를 기지정된 기준 데이터플로우 비율(ψN)만큼 감소(N1(1-ψN))시킨다(S57). 그리고 다시 타겟 입력 데이터율(λ) 추정 단계를 수행한다.In the target input data rate (λ) estimation step, first, the communication success probability (P s (v, R)) is calculated according to Equation 2 using the previously acquired number of data flows (N 1 ) and other environmental variables ( S51). Then, a range (0 ≤ λ ≤ maxλ) of a predetermined input data rate is analyzed ( S52 ). Then, while varying the input data rate (λ) within the analyzed input data rate range (0 ≤ λ ≤ maxλ), six auxiliary threshold reception sensitivities (β 1 to β 6 ) are calculated according to Equation 3 (S53). ). Using the six auxiliary threshold reception sensitivities (β 1 to β 6 ) obtained for each of the variable input data rates (λ), the
반면, 데이터플로우 수(N1)가 제어 변수로 선택된 것으로 판별되면, 타겟 데이터플로우 수(N1) 추정 단계를 수행한다.On the other hand, if it is determined that the number of dataflows N 1 is selected as the control variable, the target dataflow number N 1 estimating step is performed.
타겟 데이터플로우 수(N1) 추정 단계에서는 우선 기존 획득된 입력 데이터율(λ)과 다른 환경 변수들을 이용하여, 수학식 2에 따라 통신 성공 확률(Ps(v, R))을 계산한다(S61). 그리고 미리 지정된 데이터플로우 수의 범위(0 ≤ N1 ≤ maxN1)를 분석한다(S62). 이후 분석된 데이터플로우 수의 범위(0 ≤ N1 ≤ maxN1) 내에서 데이터플로우 수(N1)를 가변하면서, 수학식 3에 따른 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 계산한다(S63). 가변되는 데이터플로우 수(N1) 각각에 대해 획득되는 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 이용하여, 각 데이터플로우 수(N1)에서 UE(101)가 지정된 시간(Tcc) 이내에 패킷을 성공적으로 수신할 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))을 계산한다(S64). 그리고 각 데이터플로우 수(N1)에 대해 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc)) 중 기지정된 문턱 확률(p) 이상(F(Tcc) ≥ p)인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 존재하는지 판별한다(S65). 만일 문턱 확률(p) 이상인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 존재하면, 해당 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))에 대응하는 데이터플로우 수(N1)를 타겟 데이터플로우 수로 추정한다(S66). 그러나 문턱 확률(p) 이상인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 존재하지 않으면, 기존에 설정된 입력 데이터율(λ)을 기지정된 기준 입력 데이터율 비율(ψλ)만큼 감소(λ(1-ψλ))시킨다(S67). 그리고 다시 타겟 데이터플로우 수(N1) 추정 단계를 수행한다.In the target dataflow number (N 1 ) estimation step, first, the communication success probability (P s (v, R)) is calculated according to Equation 2 using the previously obtained input data rate (λ) and other environmental variables ( S61). Then, a range (0 ≤ N 1 ≤ maxN 1 ) of a predetermined number of data flows is analyzed (S62). Since the range of the number of the analyzed data flow (0 ≤ N 1 ≤ maxN 1 ) with a variable data flow can (N 1) in the calculation of the six auxiliary threshold reception (β 1 ~ β 6) in accordance with equation (3) do (S63). The number of data flows that are variable (N 1) is a specified time of 6 secondary threshold reception (β 1 ~ β 6) to, UE (101) from each data flow number (N 1) used is obtained for each (T cc ) calculates the packet reception probability (F(T cc )) of the specified time to successfully receive the packet within (S64). And the point-in- time packet reception probability (F(T cc ) ≥ p) equal to or greater than a predetermined threshold probability (p) among the point-in-time packet reception probabilities (F(T cc )) calculated for each dataflow number (N 1 ) It is determined whether F(T cc )) exists (S65). Ten thousand and one threshold probability (p) at least point-in-time packet reception probability (F (T cc)) If exists, the point-in-time packet reception probability (F (T cc)) the target data flow the number of data flows (N 1) corresponding to It is estimated by the number (S66). However, if there is no specific time packet reception probability (F(T cc )) equal to or greater than the threshold probability (p) , the previously set input data rate (λ ) is reduced by the preset reference input data rate ratio (ψ λ) (λ( 1-ψ λ )) (S67). Then, the target dataflow number (N 1 ) estimation step is performed again.
한편, 타겟 입력 데이터율(λ)과 타겟 데이터플로우 수(N1)가 추정되면, 추정된 타겟 입력 데이터율(λ)과 타겟 데이터플로우 수(N1)를 기반으로 수학식 6에 따라 특정 시점의 전체 입력 데이터의 크기(s)를 계산한다(S70).On the other hand, when the target input data rate (λ) and the target data flow number (N 1 ) are estimated, a specific time point according to Equation (6) based on the estimated target input data rate (λ) and the target data flow number (N 1 ) Calculate the size (s) of the entire input data of (S70).
그리고 계산된 크기의 입력 데이터를 처리하는데 필요한 예상 시간(TDP)을 계산한다(S80). 이때 예상 시간(TDP)은 오류에 의해 발생되는 추가 시간(Tadd)을 합하여 계산되며, 추가 시간(Tadd)은 수학식 8과 같이, 통신 오류 확률(Pecomm)과 통신 오류로 인해 발생된 추가 통신 시간(Tecomm), 그리고 데이터 처리 오류 확률(Peexec)과 변수 공유 과정에서 변수 복구 시간(Tevs), 데이터 처리 오류로 인해 발생된 추가 통신 시간(Tecommn)과 추가 데이터 처리 시간(Teexec)을 고려하여 수학식 10에 따라 계산될 수 있다. Then, an expected time (T DP ) required to process input data of the calculated size is calculated ( S80 ). At this time, the expected time (T DP ) is calculated by adding the additional time (T add ) generated by the error, and the additional time (T add ) is generated due to the communication error probability (P ecomm ) and the communication error, as shown in Equation 8 additional communication time (T ecomm ), and probability of data processing error (P eexec ) and variable recovery time (T evs ) in the process of variable sharing, additional communication time (T ecommn ) and additional data processing time caused by data processing error It can be calculated according to Equation 10 in consideration of (T eexec ).
수학식 10에 따라 예상 시간(TDP)이 계산되면, 계산된 예상 시간(TDP)을 이용하여 목표 데이터 처리 시간(Tobject)을 만족할 수 있는 지정된 개수의 워커 노드 수(n1, n2, n3)를 수학식 13을 이용하여 획득하고, 획득된 지정된 개수의 워커 노드 수(n1, n2, n3) 중 가장 작은 양의 실수 이상의 최소 자연수를 타겟 워커 노드 수(N2)로 설정한다(S90).When the expected time (T DP ) is calculated according to Equation (10), the number of worker nodes (n 1 , n 2 ) of a specified number that can satisfy the target data processing time (T object ) using the calculated expected time (T DP ) , n 3 ) is obtained using Equation 13, and the minimum natural number equal to or greater than the smallest positive real number among the obtained specified number of worker nodes (n 1 , n 2 , n 3 ) is the target number of worker nodes (N 2 ) set to (S90).
타겟 워커 노드 수(N2)가 설정되면, 타겟 워커 노드 수(N2)를 기반으로 UAV(102, 103)가 배치되어야 하는 고도 및 위치에 대한 위치 정보를 생성하고, 생성된 위치 정보와 추정된 타겟 입력 데이터율(λ)과 타겟 데이터플로우 수(N1)를 UAV(102, 103)로 전송함으로써, UAV(102, 103)를 제어한다(S100).When the number of target worker nodes (N 2 ) is set, based on the number of target worker nodes (N 2 ), location information about the altitude and location where the
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행시키기 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 또한 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하며, ROM(판독 전용 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CD(컴팩트 디스크)-ROM, DVD(디지털 비디오 디스크)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함할 수 있다.The method according to the present invention may be implemented as a computer program stored in a medium for execution by a computer. Here, the computer-readable medium may be any available medium that can be accessed by a computer, and may include all computer storage media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data, and read dedicated memory), RAM (Random Access Memory), CD (Compact Disk)-ROM, DVD (Digital Video Disk)-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.
101: UE 102: 저고도 UAV
103: 고고도 UAV 104: UAV 제어 서버
105: 클라우드 서버 200: UAV 제어 서버
210: 수신부 220: 환경 분석부
230: 변수 추정부 240: UAV 위치 설정부
250: 송신부 231: 환경 변화 판별부
232: 제어 변수 선택부 233: 입력 데이터율 추정부
234: 데이터플로우 수 추정부 235: 입력 데이터 크기 산출부
236: 예상 시간 계산부 237: 워커 노드 수 산출부101: UE 102: low altitude UAV
103: high altitude UAV 104: UAV control server
105: cloud server 200: UAV control server
210: receiver 220: environment analysis unit
230: variable estimation unit 240: UAV position setting unit
250: transmitter 231: environmental change determination unit
232: control variable selection unit 233: input data rate estimation unit
234: data flow number estimation unit 235: input data size calculation unit
236: estimated time calculation unit 237: worker node count calculation unit
Claims (20)
상기 다수의 UAV에서 수집된 환경 정보로부터 획득된 환경 변수가 기지정된 기준 변화 이상 변화하면, 획득된 환경 변수에서 입력 데이터율과 데이터플로우 수 중 하나를 제어 변수로 선택하는 제어 변수 선택부;
선택된 제어 변수를 미리 지정된 범위 내에서 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률을 계산하고, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률이 기지정된 문턱 확률 이상을 만족하는 상기 제어 변수를 추정하는 제어 변수 추정부;
상기 제어 변수로 추정된 입력 데이터율과 데이터플로우 수 및 다른 환경 변수를 이용하여 특정 시점의 전체 입력 데이터의 크기를 계산하고, 계산된 크기의 입력 데이터를 처리하기 위해 필요한 예상 시간을 통신 또는 데이터 오류 발생에 따른 추가 시간을 함께 반영하여 계산하되, 상기 추가 시간은 통신 오류에 의한 추가 시간과 데이터 처리 오류에 따른 변수 복구 시간, 추가 통신 시간 및 추가 데이터 처리 시간에 오류 발생 확률을 적용하여 계산하며, 계산된 예상 시간을 이용하여 기지정된 목표 데이터 처리 시간을 만족할 수 있는 UE의 수를 나타내는 워커 노드의 수를 계산하는 워커 노드 결정부; 및
계산된 워커 노드의 수에 따라 적어도 하나의 UAV의 위치를 설정하는 UAV 위치 설정부를 포함하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치.In a cloud-based big data processing system using a UAV network including a plurality of user terminals (hereinafter referred to as UE) and at least one UAV and a cloud server
a control variable selection unit that selects, as a control variable, one of an input data rate and a number of data flows from the obtained environment variable when the environment variable obtained from the environment information collected from the plurality of UAVs changes by more than a predetermined reference change;
a control variable estimator configured to calculate a predetermined time packet reception probability while varying the selected control variable within a predetermined range, and to estimate the control variable for which the calculated predetermined time packet reception probability satisfies a predetermined threshold probability or more;
The size of the total input data at a specific point in time is calculated using the input data rate, the number of data flows, and other environmental variables estimated as the control variables, and the estimated time required to process the input data of the calculated size is communicated or data error. It is calculated by reflecting the additional time due to occurrence, but the additional time is calculated by applying the error occurrence probability to the additional time due to communication error, variable recovery time due to data processing error, additional communication time, and additional data processing time, a worker node determining unit for calculating the number of worker nodes indicating the number of UEs capable of satisfying a predetermined target data processing time by using the calculated expected time; and
A cloud-based big data processing control device comprising a UAV location setting unit that sets a location of at least one UAV according to the calculated number of worker nodes.
추정된 입력 데이터율과 데이터플로우 수, 전체 UE의 수와 기지정된 배치 시간(batch time) 및 패킷 크기의 곱으로 특정 시점에서의 상기 전체 입력 데이터의 크기를 계산하는 입력 데이터 크기 산출부;
통신 오류에 의한 추가 시간을 통신 시간(Tcommn)과 통신 오류 확률(Pecommn)의 곱으로 계산하고, 데이터 처리 오류에 따른 추가 시간을 환경 변수를 재공유하기 위한 변수 복구 시간(Tevs)과 데이터 처리 오류로 인해 발생된 추가 통신 시간(Tecommn)과 추가 데이터 처리 시간(Teexec)의 합에 데이터 처리 오류 확률(Peexec)을 곱하여 계산하여, 통신 오류에 의한 추가 시간과 데이터 처리 오류에 따른 추가 시간의 합으로 상기 추가 시간을 계산하며, 상기 추가 시간과 상기 환경 변수를 공유하기 위한 변수 공유 시간(Tvs) 및 연산 시간(Tcomp)의 합으로 상기 예상 시간(TDP)을 계산하는 예상 시간 계산부; 및
상기 예상 시간(TDP)을 이용하여, 상기 목표 데이터 처리 시간(Tobject)을 만족하는 타겟 워커 노드 수(N2)를 산출하는 워커 노드 수 산출부를 포함하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치.The method of claim 1, wherein the worker node determining unit
an input data size calculator configured to calculate a size of the total input data at a specific point in time by multiplying the estimated input data rate and the number of data flows, the total number of UEs, a predetermined batch time, and a packet size;
The additional time due to a communication error is calculated as the product of the communication time (T commn ) and the probability of a communication error (P ecommn ), and the additional time due to the data processing error is calculated as the variable recovery time (T evs ) and It is calculated by multiplying the sum of the additional communication time (T ecommn ) and the additional data processing time (T eexec ) caused by the data processing error by the data processing error probability (P eexec ). The additional time is calculated as the sum of the additional time, and the expected time (T DP ) is calculated as the sum of the additional time and the variable sharing time (T vs ) and the calculation time (T comp ) for sharing the environment variable estimated time calculation unit; and
Cloud-based big data processing control apparatus comprising a worker node count calculator for calculating the number of target worker nodes (N 2 ) satisfying the target data processing time (T object ) by using the expected time (T DP ).
상기 예상 시간(TDP)을 수학식
(여기서 이고, 이며, 이다. 여기서 n은 워커 노드의 수이고, i는 오류에 의한 반복 횟수이며, 이고, B는 배치 파일 처리 시간(Ma)(B = Ma) 이며, 이다. 또한 coeff는 미리 지정된 계수이고, 와 는 각각 연산 시간의 평균값이고, 변수 공유 시간의 평균값을 나타낸다.)
으로 간략화하여 계산하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치.The method of claim 2, wherein the expected time calculator
Equation for the expected time (T DP )
(here ego, is, to be. where n is the number of worker nodes, i is the number of iterations by error, , where B is the batch file processing time (M a ) (B = M a ), to be. Also, coeff is a predetermined coefficient, Wow is the average value of the calculation time, respectively, and represents the average value of the variable sharing time.)
Cloud-based big data processing control device that calculates by simplifying
수학식
에 따라 3개의 워커 노드 수(n1, n2, n3)를 계산하고, 계산된 3개의 워커 노드 수(n1, n2, n3) 중 가장 작은 양의 실수 이상인 최소 자연수를 상기 타겟 워커 노드 수(N2)로 설정하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치.The method of claim 3, wherein the number of worker nodes calculation unit
formula
In accordance with the three Walker node number (n 1, n 2, n 3) for calculating, and the three workers may node calculation (n 1, n 2, n 3) the least amount of error is greater than or equal to the minimum natural number of targets of Cloud-based big data processing control unit set by the number of worker nodes (N 2 ).
상기 입력 데이터율이 상기 제어 변수로 선택되면, 지정된 입력 데이터율 범위 내에서 입력 데이터율을 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률을 계산하고, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률이 기지정된 문턱 확률 이상을 만족하는 입력 데이터율을 타겟 입력 데이터율로 설정하는 입력 데이터율 추정부; 및
상기 데이터플로우 수가 상기 제어 변수로 선택되면, 지정된 데이터플로우 수 범위 내에서 데이터플로우 수를 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률을 계산하고, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률이 기지정된 문턱 확률 이상을 만족하는 데이터플로우 수를 타겟 데이터플로우 수로 설정하는 데이터플로우 수 추정부를 포함하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치.The method of claim 1, wherein the control variable estimating unit
When the input data rate is selected as the control variable, a predetermined time packet reception probability is calculated while varying the input data rate within a specified input data rate range, and the calculated specified time packet reception probability satisfies a predetermined threshold probability or more an input data rate estimator configured to set the input data rate as a target input data rate; and
When the number of data flows is selected as the control variable, a predetermined time packet reception probability is calculated while varying the number of data flows within a specified data flow number range, and the calculated predetermined time packet reception probability is data satisfying a predetermined threshold probability or more A cloud-based big data processing control device including a dataflow number estimator for setting the number of flows to the target number of dataflows.
i번째 UAV의 수신 신호 세기(GRi)를 계산하고, 데이터가 i번째 UAV에서 수신되었는지 여부를 확인하기 위해 미리 설정되는 UAV 문턱 수신 감도(β)와 계산된 수신 신호 세기(GRi)를 이용하여 상기 적어도 하나의 UAV 중 i번째 UAV와 UE 사이에서 통신이 이루어질 확률을 나타내는 통신 성공 확률(Ps(v, R))을 기지정된 방식으로 계산하며,
계산된 통신 성공 확률(Ps(v, R))과 UAV의 패킷 처리율(μg), 상기 클라우드 서버에서 진입 서버 처리율(μe), 프로세싱 서버 처리율(μp), 출력 서버 처리율(μo), 데이터베이스 서버 처리율(μd) 및 데이터베이스 서버 접속 확률(δ)을 기반으로 지정된 입력 데이터율 범위 내에서 입력 데이터율을 가변하면서 기지정된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 계산한 후, 계산된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 이용하여, UE가 지정된 시간(Tcc) 이내에 패킷을 성공적으로 수신할 확률을 나타내는 상기 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))을 계산하며, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 입력 데이터율(λ)을 추출하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치.The method of claim 5, wherein the input data rate estimating unit
Calculate the received signal strength (GR i ) of the i-th UAV, and use the preset UAV threshold reception sensitivity (β) and the calculated received signal strength (GR i ) to check whether data is received from the i-th UAV to calculate the communication success probability (P s (v, R)) indicating the probability of communication between the i-th UAV and the UE among the at least one UAV in a predetermined manner,
Calculated communication success probability (P s (v, R)) and packet throughput of UAV (μ g ), ingress server throughput (μ e ) in the cloud server, processing server throughput (μ p ), output server throughput (μ o ) ), the database server throughput (μ d ), and the database server access probability (δ) while varying the input data rate within the specified input data rate range, calculating six predefined auxiliary threshold reception sensitivities (β 1 to β 6 ) Then, using the calculated six auxiliary threshold reception sensitivities (β 1 to β 6 ), the predetermined time packet reception probability (F(T) indicating the probability that the UE will successfully receive the packet within the specified time (T cc ) cc )), and extracts the input data rate λ at which the calculated specific time packet reception probability F(T cc ) is derived to be greater than or equal to a predetermined threshold probability p.
문턱 확률(p) 이상인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 도출되지 않으면, 상기 환경 변수로 획득된 데이터플로우 수를 기지정된 기준 데이터플로우 수 비율 단위로 감소시키고, 입력 데이터율을 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 입력 데이터율(λ)을 추출하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치.7. The method of claim 6, wherein the input data rate estimating unit
If the predetermined time packet reception probability F(T cc )) equal to or greater than the threshold probability p is not derived, the number of dataflows obtained as the environment variable is reduced by a predetermined reference dataflow number ratio unit, and the input data rate is variable A cloud-based big data processing control device that extracts an input data rate (λ) at which a packet reception probability (F(T cc )) at a specific time is derived above a predetermined threshold probability (p) while doing the same.
i번째 UAV의 수신 신호 세기(GRi)를 계산하고, 데이터가 i번째 UAV에서 수신되었는지 여부를 확인하기 위해 미리 설정되는 UAV 문턱 수신 감도(β)와 계산된 수신 신호 세기(GRi)를 이용하여 상기 적어도 하나의 UAV 중 i번째 UAV와 UE 사이에서 통신이 이루어질 확률을 나타내는 통신 성공 확률(Ps(v, R))을 기지정된 방식으로 계산하며,
계산된 통신 성공 확률(Ps(v, R))과 UAV의 패킷 처리율(μg), 상기 클라우드 서버에서 진입 서버 처리율(μe), 프로세싱 서버 처리율(μp), 출력 서버 처리율(μo), 데이터베이스 서버 처리율(μd) 및 데이터베이스 서버 접속 확률(δ)을 기반으로 지정된 데이터플로우 수 범위 내에서 데이터플로우 수를 가변하면서 기지정된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 계산한 후, 계산된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 이용하여, UE가 지정된 시간(Tcc) 이내에 패킷을 성공적으로 수신할 확률을 나타내는 상기 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))을 계산하며, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 데이터플로우 수(N1)를 추출하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치.The method of claim 5, wherein the data flow number estimating unit
Calculate the received signal strength (GR i ) of the i-th UAV, and use the preset UAV threshold reception sensitivity (β) and the calculated received signal strength (GR i ) to check whether data is received from the i-th UAV to calculate the communication success probability (P s (v, R)) indicating the probability of communication between the i-th UAV and the UE among the at least one UAV in a predetermined manner,
Calculated communication success probability (P s (v, R)) and packet throughput of UAV (μ g ), ingress server throughput (μ e ) in the cloud server, processing server throughput (μ p ), output server throughput (μ o ) ), database server throughput (μ d ), and database server access probability (δ) while varying the number of dataflows within the specified dataflow number range to calculate six predefined auxiliary threshold reception sensitivities (β 1 to β 6 ) Then, using the calculated six auxiliary threshold reception sensitivities (β 1 to β 6 ), the predetermined time packet reception probability (F(T) indicating the probability that the UE will successfully receive the packet within the specified time (T cc ) cc )), and a cloud-based big data processing control device that extracts the number of dataflows (N 1 ) from which the calculated probability of receiving packets at a specified time (F(T cc )) is greater than or equal to a predetermined threshold probability (p) .
문턱 확률(p) 이상인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 도출되지 않으면, 상기 환경 변수로 획득된 입력 데이터율을 기지정된 기준 입력 데이터율 비율 단위로 감소시키고, 데이터플로우 수를 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 데이터플로우 수(N1)를 추출하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치.The method of claim 8, wherein the data flow number estimating unit
If the predetermined time packet reception probability F(T cc )) greater than or equal to the threshold probability p is not derived, the input data rate obtained as the environment variable is reduced by a predetermined reference input data rate ratio unit, and the number of data flows is variable A cloud-based big data processing control device that extracts the number of data flows (N 1 ) in which the packet reception probability (F(T cc )) at a specified time is derived above the predetermined threshold probability (p) while doing the same.
수학식
으로 계산되고,
상기 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))은
수학식
()
으로 계산되는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 장치.9. The method of any one of claims 6 or 8, wherein the six auxiliary threshold receive sensitivities are:
formula
is calculated as
The predetermined time packet reception probability (F(T cc )) is
formula
( )
Cloud-based big data processing control unit calculated by
상기 다수의 UAV에서 수집된 환경 정보로부터 획득된 환경 변수가 기지정된 기준 변화 이상 변화하면, 획득된 환경 변수에서 입력 데이터율과 데이터플로우 수 중 하나를 제어 변수로 선택하는 단계;
선택된 제어 변수를 미리 지정된 범위 내에서 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률을 계산하고, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률이 기지정된 문턱 확률 이상을 만족하는 상기 제어 변수를 추정하는 단계;
상기 제어 변수로 추정된 입력 데이터율과 데이터플로우 수 및 다른 환경 변수를 이용하여 특정 시점의 전체 입력 데이터의 크기를 계산하고, 계산된 크기의 입력 데이터를 처리하기 위해 필요한 예상 시간을 통신 또는 데이터 오류 발생에 따른 추가 시간을 함께 반영하여 계산하되, 상기 추가 시간은 통신 오류에 의한 추가 시간과 데이터 처리 오류에 따른 변수 복구 시간, 추가 통신 시간 및 추가 데이터 처리 시간에 오류 발생 확률을 적용하여 계산하며, 계산된 예상 시간을 이용하여 기지정된 목표 데이터 처리 시간을 만족할 수 있는 UE의 수를 나타내는 워커 노드의 수를 결정하는 단계; 및
계산된 워커 노드의 수에 따라 적어도 하나의 UAV의 위치를 설정하는 단계를 포함하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법.A big data processing method performed by the UAV control server in a cloud-based big data processing system using a UAV network including a plurality of user terminals (hereinafter referred to as UE) and at least one UAV, a cloud server, and a UAV control server,
selecting one of an input data rate and a number of data flows from the acquired environment variables as a control variable when the environment variable obtained from the environment information collected from the plurality of UAVs changes by more than a predetermined reference change;
calculating a predetermined time packet reception probability while varying the selected control variable within a predetermined range, and estimating the control variable for which the calculated predetermined time packet reception probability satisfies a predetermined threshold probability or more;
The size of the total input data at a specific point in time is calculated using the input data rate, the number of data flows, and other environmental variables estimated as the control variables, and the estimated time required to process the input data of the calculated size is communicated or data error. It is calculated by reflecting the additional time due to occurrence, but the additional time is calculated by applying the error occurrence probability to the additional time due to communication error, variable recovery time due to data processing error, additional communication time, and additional data processing time, determining the number of worker nodes representing the number of UEs capable of satisfying a predetermined target data processing time by using the calculated expected time; and
A cloud-based big data processing control method comprising the step of setting the position of at least one UAV according to the calculated number of worker nodes.
추정된 입력 데이터율과 데이터플로우 수, 전체 UE의 수와 기지정된 배치 시간(batch time) 및 패킷 크기의 곱으로 특정 시점에서의 상기 전체 입력 데이터의 크기를 계산하는 단계;
통신 오류에 의한 추가 시간을 통신 시간(Tcommn)과 통신 오류 확률(Pecommn)의 곱으로 계산하고, 데이터 처리 오류에 따른 추가 시간을 환경 변수를 재공유하기 위한 변수 복구 시간(Tevs)과 데이터 처리 오류로 인해 발생된 추가 통신 시간(Tecommn)과 추가 데이터 처리 시간(Teexec)의 합에 데이터 처리 오류 확률(Peexec)을 곱하여 계산하여, 통신 오류에 의한 추가 시간과 데이터 처리 오류에 따른 추가 시간의 합으로 상기 추가 시간을 계산하며, 상기 추가 시간과 상기 환경 변수를 공유하기 위한 변수 공유 시간(Tvs) 및 연산 시간(Tcomp)의 합으로 상기 예상 시간을 계산하는 단계; 및
상기 예상 시간(TDP)을 이용하여, 상기 목표 데이터 처리 시간(Tobject)을 만족하는 타겟 워커 노드 수를 산출하는 단계를 포함하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법.The method of claim 11 , wherein determining the number of worker nodes comprises:
calculating a size of the total input data at a specific point in time as a product of the estimated input data rate and the number of dataflows, the total number of UEs, and a predetermined batch time and packet size;
The additional time due to a communication error is calculated as the product of the communication time (T commn ) and the probability of a communication error (P ecommn ), and the additional time due to the data processing error is calculated as the variable recovery time (T evs ) and It is calculated by multiplying the sum of the additional communication time (T ecommn ) and the additional data processing time (T eexec ) caused by the data processing error by the data processing error probability (P eexec ). calculating the additional time as the sum of the additional time according to the additional time, and calculating the expected time as the sum of the additional time and the variable sharing time (T vs ) and the calculation time (T comp ) for sharing the environment variable; and
Using the expected time (T DP ), cloud-based big data processing control method comprising the step of calculating the number of target worker nodes that satisfy the target data processing time (T object).
상기 예상 시간(TDP)을 수학식
(여기서 이고, 이며, 이다. 여기서 n은 워커 노드의 수이고, i는 오류에 의한 반복 횟수이며, 이고, B는 배치 파일 처리 시간(Ma)(B = Ma) 이며, 이다. 또한 coeff는 미리 지정된 계수이고, 와 는 각각 연산 시간의 평균값이고, 변수 공유 시간의 평균값을 나타낸다.)
으로 간략화하여 계산하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법.The method of claim 12, wherein calculating the expected time comprises:
Equation for the expected time (T DP )
(here ego, is, to be. where n is the number of worker nodes, i is the number of iterations by error, , where B is the batch file processing time (M a ) (B = M a ), to be. Also, coeff is a predetermined coefficient, Wow is the average value of the calculation time, respectively, and represents the average value of the variable sharing time.)
A cloud-based big data processing control method that is simplified and calculated with
수학식
에 따라 3개의 워커 노드 수(n1, n2, n3)를 계산하고, 계산된 3개의 워커 노드 수(n1, n2, n3) 중 가장 작은 양의 실수 이상인 최소 자연수를 상기 타겟 워커 노드 수로 설정하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법.The method of claim 13, wherein calculating the number of target worker nodes comprises:
formula
In accordance with the three Walker node number (n 1, n 2, n 3) for calculating, and the three workers may node calculation (n 1, n 2, n 3) the least amount of error is greater than or equal to the minimum natural number of targets of Cloud-based big data processing control method set by the number of worker nodes.
상기 입력 데이터율이 상기 제어 변수로 선택되면, 지정된 입력 데이터율 범위 내에서 입력 데이터율을 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률을 계산하고, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률이 기지정된 문턱 확률 이상을 만족하는 입력 데이터율을 타겟 입력 데이터율로 설정하는 단계; 및
상기 데이터플로우 수가 상기 제어 변수로 선택되면, 지정된 데이터플로우 수 범위 내에서 데이터플로우 수를 가변하면서 지정 시간 패킷 수신 확률을 계산하고, 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률이 기지정된 문턱 확률 이상을 만족하는 데이터플로우 수를 타겟 데이터플로우 수로 설정하는 단계를 포함하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법.12. The method of claim 11, wherein estimating the control variable comprises:
When the input data rate is selected as the control variable, a predetermined time packet reception probability is calculated while varying the input data rate within a specified input data rate range, and the calculated specified time packet reception probability satisfies a predetermined threshold probability or more setting the input data rate to a target input data rate; and
When the number of data flows is selected as the control variable, a predetermined time packet reception probability is calculated while varying the number of data flows within a specified data flow number range, and the calculated predetermined time packet reception probability is data satisfying a predetermined threshold probability or more A cloud-based big data processing control method comprising the step of setting the number of flows to the number of target data flows.
i번째 UAV의 수신 신호 세기(GRi)를 계산하는 단계;
데이터가 i번째 UAV에서 수신되었는지 여부를 확인하기 위해 미리 설정되는 UAV 문턱 수신 감도(β)와 계산된 수신 신호 세기(GRi)를 이용하여 상기 적어도 하나의 UAV 중 i번째 UAV와 UE 사이에서 통신이 이루어질 확률을 나타내는 통신 성공 확률(Ps(v, R))을 기지정된 방식으로 계산하는 단계;
계산된 통신 성공 확률(Ps(v, R))과 UAV의 패킷 처리율(μg), 상기 클라우드 서버에서 진입 서버 처리율(μe), 프로세싱 서버 처리율(μp), 출력 서버 처리율(μo), 데이터베이스 서버 처리율(μd) 및 데이터베이스 서버 접속 확률(δ)을 기반으로 지정된 입력 데이터율 범위 내에서 입력 데이터율을 가변하면서 기지정된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 계산하는 단계;
계산된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 이용하여, UE가 지정된 시간(Tcc) 이내에 패킷을 성공적으로 수신할 확률을 나타내는 상기 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))을 계산하는 단계; 및
계산된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 입력 데이터율을 추출하는 단계를 포함하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법.16. The method of claim 15, wherein the setting of the target input data rate comprises:
calculating the received signal strength (GR i ) of the i-th UAV;
Communication between the i-th UAV among the at least one UAV and the UE by using the UAV threshold reception sensitivity (β) and the calculated reception signal strength (GR i ) that are preset to check whether data is received from the i-th UAV calculating a communication success probability (P s (v, R)) representing a probability of this being made in a predetermined manner;
Calculated communication success probability (P s (v, R)) and packet throughput of UAV (μ g ), ingress server throughput (μ e ) in the cloud server, processing server throughput (μ p ), output server throughput (μ o ) ), the database server throughput (μ d ), and the database server access probability (δ) while varying the input data rate within the specified input data rate range, calculating six predefined auxiliary threshold reception sensitivities (β 1 to β 6 ) to do;
Receiving the calculated six secondary threshold sensitivity (β 1 ~ β 6) to, UE is the specified time (T cc) said point-in-time packet reception probability (F (T cc)) represents the probability of successful reception of the packet within using the calculating ; and
A cloud-based big data processing control method comprising extracting an input data rate at which the calculated specific time packet reception probability (F(T cc )) is derived above a predetermined threshold probability (p).
입력 데이터율을 추출하는 단계에서 문턱 확률(p) 이상인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 도출되지 않으면, 상기 환경 변수로 획득된 데이터플로우 수를 기지정된 기준 데이터플로우 수 비율 단위로 감소시키는 단계; 및
감소된 데이터플로우 수를 기반으로 입력 데이터율을 가변하면서 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 입력 데이터율(λ)을 추출하는 단계를 더 포함하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법.17. The method of claim 16, wherein the setting of the target input data rate comprises:
In the step of extracting the input data rate, if the predetermined time packet reception probability (F(T cc )) greater than or equal to the threshold probability (p) is not derived, the number of dataflows obtained as the environment variable is calculated as a unit of the predetermined reference dataflow number ratio. reducing; and
Extracting the input data rate (λ) at which the calculated specific time packet reception probability (F(T cc )) is derived above the predetermined threshold probability (p) while varying the input data rate based on the reduced number of data flows A cloud-based big data processing control method further comprising a.
i번째 UAV의 수신 신호 세기(GRi)를 계산하는 단계;
데이터가 i번째 UAV에서 수신되었는지 여부를 확인하기 위해 미리 설정되는 UAV 문턱 수신 감도(β)와 계산된 수신 신호 세기(GRi)를 이용하여 상기 적어도 하나의 UAV 중 i번째 UAV와 UE 사이에서 통신이 이루어질 확률을 나타내는 통신 성공 확률(Ps(v, R))을 기지정된 방식으로 계산하는 단계;
계산된 통신 성공 확률(Ps(v, R))과 UAV의 패킷 처리율(μg), 상기 클라우드 서버에서 진입 서버 처리율(μe), 프로세싱 서버 처리율(μp), 출력 서버 처리율(μo), 데이터베이스 서버 처리율(μd) 및 데이터베이스 서버 접속 확률(δ)을 기반으로 지정된 데이터플로우 수 범위 내에서 데이터플로우 수를 가변하면서 기지정된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 계산하는 단계;
계산된 6개의 보조 문턱 수신 감도(β1 ~ β6)를 이용하여, UE가 지정된 시간(Tcc) 이내에 패킷을 성공적으로 수신할 확률을 나타내는 상기 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))을 계산하는 단계; 및
계산된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 데이터플로우 수를 추출하는 단계를 포함하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법.16. The method of claim 15, wherein the setting of the target dataflow number comprises:
calculating the received signal strength (GR i ) of the i-th UAV;
Communication between the i-th UAV among the at least one UAV and the UE by using the UAV threshold reception sensitivity (β) and the calculated reception signal strength (GR i ) that are preset to check whether data is received from the i-th UAV calculating a communication success probability (P s (v, R)) representing a probability of this being made in a predetermined manner;
Calculated communication success probability (P s (v, R)) and packet throughput of UAV (μ g ), ingress server throughput (μ e ) in the cloud server, processing server throughput (μ p ), output server throughput (μ o ) ), database server throughput (μ d ), and database server access probability (δ) while varying the number of dataflows within the specified dataflow number range to calculate six predefined auxiliary threshold reception sensitivities (β 1 to β 6 ) to do;
Receiving the calculated six secondary threshold sensitivity (β 1 ~ β 6) to, UE is the specified time (T cc) said point-in-time packet reception probability (F (T cc)) represents the probability of successful reception of the packet within using the calculating ; and
A cloud-based big data processing control method comprising extracting the number of dataflows in which the calculated specific time packet reception probability (F(T cc )) is greater than or equal to a predetermined threshold probability (p).
상기 데이터플로우 수를 추출하는 단계에서 문턱 확률(p) 이상인 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 도출되지 않으면, 상기 환경 변수로 획득된 입력 데이터율을 기지정된 기준 입력 데이터율 비율 단위로 감소시키는 단계; 및
감소된 입력 데이터율을 기반으로 데이터플로우 수를 가변하면서 계산된 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))이 미리 지정된 문턱 확률(p) 이상으로 도출되는 데이터플로우 수(N1)를 추출하는 단계를 더 포함하는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법.The method of claim 18, wherein the setting of the target dataflow number comprises:
When the predetermined time packet reception probability F(T cc )) greater than or equal to the threshold probability p is not derived in the step of extracting the number of data flows, the input data rate obtained as the environment variable is set to a predetermined reference input data rate ratio unit. reducing to; and
Based on the reduced input data rate, the number of dataflows (N 1 ) in which the calculated specific time packet reception probability (F(T cc )) is derived above the predetermined threshold probability (p) while varying the number of data flows is extracted. Cloud-based big data processing control method further comprising the step.
수학식
으로 계산되고,
상기 지정 시간 패킷 수신 확률(F(Tcc))은
수학식
()
으로 계산되는 클라우드 기반 빅데이터 처리 제어 방법.19. The method of any one of claims 16 or 18, wherein the six auxiliary threshold receive sensitivities are:
formula
is calculated as
The predetermined time packet reception probability (F(T cc )) is
formula
( )
Cloud-based big data processing control method calculated by
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