KR102346721B1 - 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치 및 방법 - Google Patents

전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정상동작 상태에서 보여지는 연결 기반 스마트 시스템의 전력 프로파일과 비교 가능한 데이터 셋을 실시간 생성하여 특정 노드의 멈춤을 감지하고, 그에 따라 전체 시스템으로 멈춤이 확장되는 것을 방지하는 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FREEZE PROPAGATION PROTECTION BY POWER PROFILE COLLABORATIVE-MONITORING}
본 발명은 정상동작 상태에서 보여지는 연결 기반 스마트 시스템의 전력 프로파일과 비교 가능한 데이터 셋을 실시간 생성하여 특정 노드의 멈춤을 감지하고, 그에 따라 전체 시스템으로 멈춤이 확장되는 것을 방지하는 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 스마트 IoT 가전, 커넥티드 차량 및 자율주행 군집 제어와 같은 다양한 스마트 전자 제어 시스템은 대규모의 연결기반 S/W 및 H/W가 공간적(수직, 수평), 시간적(동적)으로 상호 유기적으로 연동된다. 따라서, 국부 지역적 멈춤 동작이 글로벌 시스템의 일시적 마비현상으로 발전되기 쉽다.
이를 방지하기 위해 각각의 개별 시스템 내에 다양한 보호 회로, 감지 회로 및 복구 처리 소프트웨어 등을 탑재하고 있으나, 현실적으로는 다양한 상황의 오동작을 시스템 설계 당시에 모두 고려할 수 없기 때문에 그 탑재한 회로나 소프트웨어에 정의된 조건만으로 오류 발생의 비교 탐지가 어렵다.
즉, 시스템을 개발할 당시에 정상 동작으로부터 벗어나는 멈춤 상태 발생 프로파일을 매번 모두 기술해주는 것은 어렵고 시간이 많이 걸리는 복잡한 작업이며, 특히 제품마다 각 기능이 다르므로 각각에 대한 멈춤 상태 프로파일을 사례별로 모두 기술해주는 것은 불가능에 가깝다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1925369호 대한민국 공개특허 10-2019-0100497호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정상동작 상태에서 보여지는 연결 기반 스마트 시스템의 전력 프로파일과 비교 가능한 전력 프로파일 데이터 셋을 실시간 생성하여 특정 노드의 멈춤을 감지하고, 그에 따라 전체 시스템으로 멈춤이 현상이 확장되는 것을 방지하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치는 인접 노드를 감시한 정보를 수집하는 데이터 수집부와; 상기 인접 노드에서의 이벤트 발생에 의한 출력값을 입력받아 상기 발생된 이벤트에 의한 상태 변화를 정의하는 상태 변환부와; 상기 상태 변화와 각 상태에서의 전력 소모량을 매칭시켜 전력 프로파일을 생성하는 전력 모니터링부와; 상기 인접 노드가 정상 동작 중인 때의 전력 프로파일을 입력받아 저장하는 룩업 테이블; 및 실시간 감시되고 있는 측정된 전력 프로파일이 상기 룩업 테이블에 저장된 예측 전력 프로파일과 비교하여 설정된 오차 범위를 벗어나면 시스템 멈춤 현상의 발생으로 예측하는 상태 비교부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 데이터 수집부는 상기 이벤트 발생에 따른 센싱 신호를 입력받는 센서 인터페이스; 및 상기 전력 소모량을 수집하는 블루투스 채널;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 데이터 수집부는 상기 이벤트 발생을 입력받아 상기 상태 변환부로 제공하는 이벤트 수집부와; 상기 이벤트에 의해 발생된 출력값을 분석하여 상기 상태 변환부로 제공하는 출력 분석부; 및 상기 인접 노드에 구비된 칩(chip)에서 실행되는 소프트웨어에 의해 소모되는 전력 소모량 및 하드웨어에 의해 소모되는 전력 소모량 중 어느 하나 이상을 수집하여 상기 전력 모니터링부로 제공하는 전력 소모량 수집부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상태 변환부는 시스템 상호 작용에 따른 이벤트 입력과 출력 사이의 관계를 상태 변화로 정의하되, 하나의 이벤트 발생에 따라 다수의 프로세스 상호간 작용 또는 다수의 인접 노드 상호간 작용에 따른 각 출력을 상기 상태 변화로 정의하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전력 모니터링부는 시간 정보를 제공하는 타이머 유닛과; 이벤트 발생 시점을 기준으로 상기 전력 프로파일이 변화하는 시간 간격을 추출하는 간격 계산기; 및 상기 이벤트 발생에 의한 상태 변화를 유한한 개수의 시간 간격으로 분류하는 유한 상태 머신;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상태 변화 및 상기 시간 간격으로 분류되는 각 상태별 전력 소모량 사이의 관계를 맵핑하는 전력 프로파일 맵핑부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상태 비교부는 실시간 측정된 전력 프로파일이 상기 예측된 전력 프로파일과 비교하여 설정된 오차 범위를 벗어난 상태가 설정된 시간 이상 유지되면 상기 인접 노드의 멈춤 발생을 예측하는 것이 바람직하다.
상기 상태 비교부는 상기 전력 프로파일에 따라 생성된 감시 코드를 상기 인접 노드에 연결된 다른 노드와 공유하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 방법은 데이터 수집부를 통해 인접 노드를 감시한 정보를 수집하는 데이터 수집단계와; 상태 변환부에서 상기 인접 노드에서의 이벤트 발생에 의한 출력값을 입력받아 상기 발생된 이벤트에 의한 상태 변화를 정의하는 이벤트-상태 변환단계와; 전력 모니터링부에서 상기 인접 노드에서의 전력 소모량과 상기 상태 변환부에서 제공된 상태 변화를 매칭시켜 전력 프로파일을 생성하는 상태-전력 프로파일 변환단계와; 룩업 테이블에 상기 인접 노드가 정상 동작 중인 때의 전력 프로파일을 저장하는 정상 프로파일 저장단계; 및 상태 비교부에서 실시간 입력되고 있는 측정된 전력 프로파일이 상기 룩업 테이블에 저장된 예측 전력 프로파일과 비교하여 설정된 오차 범위를 벗어나면 시스템 멈춤 현상의 발생으로 예측하는 멈춤 억제 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명은 매번 바뀌는 멈춤 현상의 조건을 제품마다 사례별로 특정하여 보호 대상 시스템에 탑재하는 방법에서 탈피하여, 대상 시스템이 소모하는 전력량의 시간에 따른 변화를 관찰하고 정상동작일 때의 패턴을 기록한다.
또한, 정상 전력 프로파일과 비교 판단할 수 있는 패턴 시퀀스와 비교 처리 코드를 합성하고 이를 인접 노드에 공유함으로써 자신의 멈춤 상황을 인접 연결된 시스템에서 빠르게 관찰하여 멈춤 상태에서 빠져나올 수 있게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치를 나타낸 적용 실시예이다.
도 3은 본 발명의 전력 소모량 모니터링 상태도이다.
도 4는 본 발명의 상태 변화 모니터링 상태도이다.
도 5는 본 발명의 전력 프로파일 상태도이다.
도 6은 본 발명의 전력 모니터링부를 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 정상 전력 프로파일 비교도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2와 같이, 본 발명에 따른 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치(100)는 데이터 수집부(110), 상태 변환부(120), 전력 모니터링부(130), 룩업 테이블(140) 및 상태 비교부(150)를 포함한다.
데이터 수집부(110)는 이벤트 수집부(111), 출력 분석부(112) 및 전력 소모량 수집부(113)를 포함한다. 상태 변환부(120)는 이벤트 발생에 따른 상태 변화를 분석하고, 전력 모니터링부(130)는 상태 변화와 전력 소모량의 관계를 분석한다.
또한 룩업 테이블(140)에는 연결 기반 스마트 제어시스템이 정상 동작인 경우의 전력 소모량에 대한 전력 프로파일(power profile)을 기록하고, 상태 비교부(150)는 실시간 감지되는 데이터 셋(측정된 전력 프로파일)을 룩업 테이블(140)과 비교한다.
이와 같은 본 발명은 정상 동작일 때의 전력소모 프로파일 추출 및 기록하도록 각 노드에서의 S/W, H/W 동작에 따른 전력소모 프로파일(시간에 따른 전력소모량 변화)을 관찰한다.
또한, 연결형 시스템 동작에서 인접 노드들 간의 상호작용이나 내부 프로세스의 각 단계간 상호작용에 따른 결과로써 전력소모 프로파일의 고유한 패턴을 런타임에 추출한다. 따라서, 시스템의 멈춤 현상이 발생하는 전력소모량 프로파일을 실시간 비교 및 예측한다.
또한, 전력 소모량 프로파일에 영향을 주는 인접 노드의 각 이벤트와의 관계를 추출하여 멈춤 현상이 발생할 경우 다른 노드로 멈춤현상으로 전파되는 경로를 사전에 파악하고 그 경로를 차단할 수 있도록 인접 노드와 감시 코드를 공유한다.
이를 위해, 상기 데이터 수집부(110)는 인접 노드를 감시한 정보를 수집하는 인터페이스를 제공한다. 인접 노드의 감시 정보는 이벤트 발생, 상태 변화 및 전력 소모량을 비롯하여 그 외 필요한 여러 정보를 포함할 수 있다.
수집된 이벤트 발생 및 상태 변화는 상태 변환부(120)에 제공됨에 따라 이벤트와 상태 변화 사이의 변환 관계를 분석하는 정보로 사용되며, 전력 소모량은 각 상태별 전력 소모 관계를 분석하는 정보로 사용된다.
도시된 바와 같이, 이벤트 발생, 상태 변화 및 전력 소모량의 정보를 수집하기 위해 데이터 수집부(110)는 이벤트 수집부(111), 출력 분석부(112) 및 전력 소모량 수집부(113)를 포함한다.
따라서, 이벤트 수집부(111)는 이벤트 발생 정보를 입력받아 상태 변환부(120)로 제공하고, 출력 분석부(112)는 이벤트에 의해 발생된 출력값을 분석하여 상태 변환부(120)로 제공한다.
도 3과 같이, 전력 소모량 수집부(113)는 인접 노드에 구비된 칩(chip)에서 실행되는 소프트웨어 실행시 소모되는 전력 소모량 및 하드웨어에 의해 소모되는 전력 소모량을 수집하여 전력 모니터링부(130)로 제공한다.
구체적으로 칩 내에서 이벤트(예: 명령 실행) 발생에 따라 하나 또는 그 이상의 단계를 수행하는 경우 각 단계에서 전력이 소모되므로 이를 수집할 수 있다. 더 나아가 칩 내부와 외부의 다른 노드간 상관 관계에서의 전력 소모도 수집할 수 있으며, 다수의 노드간 전력 소모의 상관 관계를 수집할 수도 있다.
이를 위해 데이터 수집부(110)의 통신 인터페이스로는 도 2와 같이 센서 인터페이스 및 블루투스 채널(인터페이스)를 포함할 수 있는데, 센서 인터페이스를 통해서는 이벤트 발생에 따른 센싱 신호를 입력받고, 블루투스 채널을 통해서는 소모량을 입력받는다.
블루투스 채널은 SCA(Side Channel Attack)를 본 발명에 응용한 것으로, 노드의 백 도어(back door)를 통해 전력 소모량을 실시간 수집하여 전력 프로파일을 생성할 수 있게 한다.
상태 변환부(120)는 인접 노드에서의 이벤트 발생에 의한 출력값을 입력받아 그 발생된 이벤트에 의한 상태 변화를 정의하는 것으로, 이벤트 발생에 따른 입출관계를 상태변화로 추상화한다.
실시예로서 상태 변환부(120)는 시스템 상호 작용에 따른 이벤트 입력과 출력 사이의 관계를 상태 변화로 정의하되, 하나의 이벤트 발생에 따라 다수의 프로세스 상호간 작용 또는 다수의 인접 노드 상호간 작용에 따른 각 출력을 상태 변화로 정의한다.
도 4에 일 예로 도시한 바와 같이, 이벤트 발생에 따라 칩 내의 소프트웨어(S/W) 실행을 위한 여러 단계를 거치게 되면, 이때 소프트웨어 실행의 각 단계(상태)에서는 서로 같거나 다른 전력 소모량을 보인다.
각 상태별 전력 소모량은 그 유지 시간이 서로 달라 고유의 패턴을 형성할 수 있고, 전력 소모량에 더해 시간 간격을 분석함으로써 후술하는 유한 상태 머신(133)에 의해 고유한 전력 프로파일로 분류하거나 정의할 수 있다.
도 5와 같이, 전력 모니터링부(130)는 상태 변화와 각 상태에서의 전력 소모량을 매칭시켜 전력 프로파일을 생성한다. 즉, 상태 변화와 전력 소모량의 변화를 관찰하고 이 관계를 매핑하여 유형별로 테이블에 기록한다.
이를 위해 전력 모니터링부(130)는 도 6과 같이, 타이머 유닛(131) 간격 계산기(Distance Calculation Unit, 132) 및 유한 상태 머신(Finite State Machine, 133)을 포함한다. 또한 전력 프로파일 맵핑부(134)를 더 포함한다.
여기서, 상기 타이머 유닛(131)은 전력 모니터링부(130)에 시간 정보를 제공한다. 바람직하게 타이머 유닛(131)은 런타임에 동기하여 시간 정보를 제공함으로써 각 상태에 따른 전력 소모량의 변화를 런타임에 취득할 수 있게 한다.
간격 계산기(132)는 이벤트 발생 시점을 기준으로 전력 프로파일이 변화하는 시간 간격을 추출한다. 상태 변화별 전력 소모량의 유지 시간이나 상태별 시간 간격은 발생된 이벤트에 대한 고유의 전력 프로파일을 제공하게 한다.
예컨대, 전력 소모의 크기가 같은 경우라도 다른 노드나 프로세스를 추가로 경유하면 시간이 더 길어지고 그와 반대로 노드나 프로세스를 생략하는 경우에는 시간이 더 짧아지므로 이러한 관계를 정의할 수 있게 한다.
특히, 인접 노드나 시스템 멈춤시에는 전력 소모의 상대 감소가 설정된 시간 이상 과도하게 유지되는 경향이 있으므로 이러한 전력 프로파일 제공하면 연결기반 스마트 제어 시스템에서의 멈춤을 분석 및 예측할 수 있게 한다.
이때, 유한 상태 머신(133)은 무한하게 존재할 수 있는 전력 프로파일을 유한한 개수의 상태로 제공하는 것으로, 실시예로 32개의 변환 시퀀스(32 sequence of transition)를 정의한다.
또한, 유한 상태 머신(133)은 이벤트 발생에 의한 상태 변화를 유한한 개수의 시간 간격으로 분류하며, 중요한 이벤트나 상태 변화에 대해 시간 간격 정보를 이용하여 특정 상태가 되며, 다른 상태로의 변화가 가능하다.
전력 프로파일 맵핑부(134)는 위와 같이 상태 변화 및 시간 간격으로 분류되는 각 상태별 전력 소모량 사이의 관계를 맵핑한다. 맵핑된 코드는 후술하는 룩업 테이블(140)에 저장될 수 있다.
룩업 테이블(140)(LUT: Look Up Table)은 인접 노드가 정상 동작 중인 때의 전력 프로파일을 입력받아 저장한다. 이와 같이 룩업 테이블(140)에 저장된 전력 프로파일은 하나 또는 여러 노드에서 참조할 수 있다.
도 7과 같이, 정상 상태에서 생성된 전력 프로파일이 룩업 테이블(140)에 기록된 후, 후속으로 현재 감지 중인 상태의 전력 프로파일이 생성되면, 이들을 서로 비교하여 멈춤 현상이 발생하는지 예측할 수 있게 된다.
예컨대, 동일한 이벤트 발생에 대해 정상 상태인 경우와 다른 상태 변화가 생성되고, 그에 따라 전력 소모량이나 프로파일에 설정된 크기 이상의 변화(전력이나 시간의 과도 증가나 감소 등)가 있으면 멈춤 현상으로 예측할 수 있다.
이를 위해 상태 비교부(150)는 실시간 감시되고 있는 측정된 전력 프로파일이 룩업 테이블(140)에 저장된 예측 전력 프로파일과 비교하여 설정된 오차 범위를 벗어나면 시스템 멈춤 현상의 발생으로 예측한다.
측정된 전력 프로파일은 상술한 바와 같은 단계를 거쳐 획득된다. 즉, 데이터 수집부(110)를 통해 감시 정보를 수집하고, 상태 변환부(120)에서 이벤트 발생을 상태 변화에 매칭시키며, 전력 모니터링부(130)에서 상태 변화와 전력 소모량을 매칭시켜 전력 프로파일을 실시간 제공한다.
따라서, 상태 비교부(150)는 실시간 측정된 전력 프로파일이 예측된 전력 프로파일과 비교하여 설정된 오차 범위를 벗어난 상태가 설정된 시간 이상 유지되면 인접 노드의 멈춤 발생을 예측하게 된다.
이 경우 상태 비교부(150)는 전력 프로파일에 따라 생성된 감시 코드를 인접 노드에 연결된 다른 노드와 공유함으로써, 인접 노드를 리셋(reset) 시키는 등의 방식을 취해 멈춤 연상이 네트워크 상의 다른 노드로 확산되는 것을 방지한다.
위와 같이 본 발명은 스마트 전자시스템의 정상동작 상황을 전력소모의 시간에 따른 프로파일(시간에 따른 전력소모량의 변화)을 추출하고 오동작일 때 비교가능한 데이터 셋을 런타임에 자동 합성하여 주변 노드와 공유한다.
따라서, 주변 노드와의 협력적 모니터링을 통해 일부 동작 멈춤 발생 시 연결기반 전력소모 프로파일 비교를 통해 빠르게 오동작 노드 파악하여 리셋시킴으로써 전체 시스템 멈춤을 억제한다.
또한, 본 발명은 매번 바뀌는 멈춤 현상의 조건을 제품마다 사례별로 구현하여 보호 대상 시스템에 탑재하는 방법에서 탈피하여 대상 시스템이 소모하는 전력량의 시간에 따른 변화를 관찰하고 정상동작일 때의 일정한 패턴을 기록한다.
또한, 정상 전력 프로파일과 비교 판단할 수 있는 패턴 시퀀스와 비교 처리 코드를 합성하고 이를 인접 노드에 공유함으로써 자신의 멈춤 상황을 인접 연결된 시스템에서 빠르게 관찰하여 멈춤 상태에서 빠져나올 수 있게 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 방법에 대해 설명한다.
다만, 본 발명은 상술한 멈춤 억제 장치에 의해 그 방법이 실행되므로 가급적 중복적인 설명은 생략한다.
도 8과 같이, 본 발명에 따른 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 방법은 데이터 수집단계(S110), 이벤트-상태 변환단계(S120), 상태-전력 프로파일 변환단계(S130), 정상 프로파일 저장단계(S140) 및 멈춤 억제 단계(S150)를 포함한다.
여기서, 상기 데이터 수집단계(S110)에서는 인터페이스를 통해 인접 노드를 감시한 정보를 수집한다. 인접 노드의 감시 정보는 이벤트 발생, 상태 변화 및 전력 소모량을 비롯하여 그 외 필요한 여러 정보를 포함할 수 있다.
수집된 이벤트 발생 및 상태 변화는 상태 변환부(120)에 제공됨에 따라 이벤트와 상태 변화 사이의 변환 관계를 분석하는 정보로 사용되며, 전력 소모량은 각 상태별 전력 소모 관계를 분석하는 정보로 사용된다.
이벤트 발생, 상태 변화 및 전력 소모량의 정보를 수집하기 위해 데이터 수집부(110)는 이벤트 수집부(111), 출력 분석부(112) 및 전력 소모량 수집부(113)를 포함하여 각각 해당 정보를 수집한다.
따라서, 이벤트 수집부(111)는 이벤트 발생 정보를 입력받아 상태 변환부(120)로 제공하고, 출력 분석부(112)는 이벤트에 의해 발생된 출력값을 분석하여 상태 변환부(120)로 제공한다.
전력 소모량 수집부(113)는 인접 노드에 구비된 칩(chip)에서 실행되는 소프트웨어 실행시 소모되는 전력 소모량 및 하드웨어에 의해 소모되는 전력 소모량을 수집하여 전력 모니터링부(130)로 제공한다.
구체적으로 칩 내에서 이벤트(예: 명령 실행) 발생에 따라 하나 또는 그 이상의 단계를 수행하는 경우 각 단계에서 전력이 소모되므로 이를 수집할 수 있다. 더 나아가 칩 내부와 외부의 다른 노드간 상관 관계에서의 전력 소모도 수집할 수 있으며, 다수의 노드간 전력 소모의 상관 관계를 수집할 수도 있다.
이를 위해 데이터 수집부(110)의 통신 인터페이스로는 도 2와 같이 센서 인터페이스 및 블루투스 채널(인터페이스)를 포함할 수 있는데, 센서 인터페이를 통해서는 이벤트 발생에 따른 센싱 신호를 입력받고, 블루투스 채널을 통해서는 소모량을 입력받는다.
다음, 이벤트-상태 변환단계(S120)에서는 상태 변환부(120)를 통해 인접 노드에서의 이벤트 발생에 의한 출력값을 입력받아 그 발생된 이벤트에 의한 상태 변화를 정의하는 것으로, 이벤트 발생에 따른 입출관계를 상태변화로 추상화한다.
실시예로서 상태 변환부(120)는 시스템 상호 작용에 따른 이벤트 입력과 출력 사이의 관계를 상태 변화로 정의하되, 하나의 이벤트 발생에 따라 다수의 프로세스 상호간 작용 또는 다수의 인접 노드 상호간 작용에 따른 각 출력을 상태 변화로 정의한다.
위에서 설명한 바와 같이 이벤트 발생에 따라 칩 내의 소프트웨어(S/W) 실행을 위한 여러 단계를 거치게 되면, 이때 소프트웨어 실행의 각 단계(상태)에서는 서로 같거나 다른 전력 소모량을 보인다.
각 상태별 전력 소모량은 그 유지 시간이 서로 달라 고유의 패턴을 형성할 수 있고, 전력 소모량에 더해 시간 간격을 분석함으로써 후술하는 유한 상태 머신(133)에 의해 고유한 전력 프로파일로 분류하거나 정의할 수 있다.
다음, 상태-전력 프로파일 변환단계(S130)에서는 전력 모니터링부(130)를 통해 상태 변화와 각 상태에서의 전력 소모량을 매칭시켜 전력 프로파일을 생성한다. 즉, 상태 변화와 전력 소모량의 변화를 관찰하고 이 관계를 매핑하여 유형별로 테이블에 기록한다.
이를 위해 전력 모니터링부(130)의 타이머 유닛(131)은 전력 모니터링부(130)에 시간 정보를 제공한다. 바람직하게 타이머 유닛(131)은 런타임에 동기하여 시간 정보를 제공함으로써 각 상태에 따른 전력 소모량의 변화를 런타임에 취득할 수 있게 한다.
간격 계산기(132)는 이벤트 발생 시점을 기준으로 전력 프로파일이 변화하는 시간 간격을 추출한다. 상태 변화별 전력 소모량의 유지 시간이나 상태별 시간 간격은 발생된 이벤트에 대한 고유의 전력 프로파일을 제공하게 한다.
예컨대, 전력 소모의 크기가 같은 경우라도 다른 노드나 프로세스를 추가로 경유하면 시간이 더 길어지고 그와 반대로 노드나 프로세스를 생략하는 경우에는 시간이 더 짧아지므로 이러한 관계를 정의할 수 있게 한다.
특히, 인접 노드나 시스템 멈춤시에는 전력 소모의 상대 감소가 설정된 시간 이상 과도하게 유지되는 경향이 있으므로 이러한 전력 프로파일 제공하면 연결기반 스마트 제어 시스템에서의 멈춤을 분석 및 예측할 수 있게 한다.
이때, 유한 상태 머신(133)은 무한하게 존재할 수 있는 전력 프로파일을 유한한 개수의 상태로 제공하는 것으로, 실시예로 32개의 변환 시퀀스(32 sequence of transition)를 정의한다.
또한, 유한 상태 머신(133)은 이벤트 발생에 의한 상태 변화를 유한한 개수의 시간 간격으로 분류하며, 중요한 이벤트나 상태 변화에 대해 시간 간격 정보를 이용하여 특정 상태가 되며, 다른 상태로의 변화가 가능하다.
전력 프로파일 맵핑부(134)는 위와 같이 상태 변화 및 시간 간격으로 분류되는 각 상태별 전력 소모량 사이의 관계를 맵핑한다. 맵핑된 코드는 후술하는 룩업 테이블(140)에 저장된다.
다음, 정상 프로파일 저장단계(S140)에서는 룩업 테이블(140)에 인접 노드가 정상 동작 중인 때의 전력 프로파일을 입력받아 저장한다. 이와 같이 룩업 테이블(140)에 저장된 전력 프로파일은 하나 또는 여러 노드에서 참조할 수 있다.
정상 상태에서 생성된 전력 프로파일이 룩업 테이블(140)에 기록된 후, 후속으로 현재 감지 중인 상태의 전력 프로파일이 생성되면, 이들을 서로 비교하여 멈춤 현상이 발생하는지 예측할 수 있게 된다.
예컨대, 동일한 이벤트 발생에 대해 정상 상태인 경우와 다른 상태 변화가 생성되고, 그에 따라 전력 소모량이나 프로파일에 설정된 크기 이상의 변화(전력이나 시간의 과도 증가나 감소 등)가 있으면 멈춤 현상으로 예측할 수 있다.
다음, 멈춤 억제 단계(S150)에서는 상태 비교부(150)를 통해 실시간 감시되고 있는 측정된 전력 프로파일이 룩업 테이블(140)에 저장된 예측 전력 프로파일과 비교하여 설정된 오차 범위를 벗어나면 시스템 멈춤 현상의 발생으로 예측한다.
측정된 전력 프로파일은 상술한 바와 같은 단계를 거쳐 획득된다. 즉, 데이터 수집부(110)를 통해 감시 정보를 수집하고, 상태 변환부(120)에서 이벤트 발생을 상태 변화에 매칭시키며, 전력 모니터링부(130)에서 상태 변화와 전력 소모량을 매칭시켜 전력 프로파일을 실시간 제공한다.
따라서, 상태 비교부(150)는 실시간 측정된 전력 프로파일이 예측된 전력 프로파일과 비교하여 설정된 오차 범위를 벗어난 상태가 설정된 시간 이상 유지되면 인접 노드의 멈춤 발생을 예측하게 된다.
이 경우 상태 비교부(150)는 전력 프로파일에 따라 생성된 감시 코드를 인접 노드에 연결된 다른 노드와 공유함으로써, 인접 노드를 리셋(reset) 시키는 등의 방식을 취해 멈춤 연상이 네트워크 상의 다른 노드로 확산되는 것을 방지한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
110: 데이터 수집부
120: 상태 변환부
130: 전력 모니터링부
131: 타이머 유닛
132: 간격 계산기
133: 유한 상태 머신(Finite State Machine)
134: 전력 프로파일 맵핑부
140: 룩업 테이블
150: 상태 비교부

Claims (9)

  1. 인접 노드를 감시한 정보를 수집하는 데이터 수집부(110)와;
    상기 인접 노드에서의 이벤트 발생에 의한 출력값을 입력받아 상기 발생된 이벤트에 의한 상태 변화를 정의하는 상태 변환부(120)와;
    상기 상태 변화와 각 상태에서의 전력 소모량을 매칭시켜 전력 프로파일을 생성하는 전력 모니터링부(130)와;
    상기 인접 노드가 정상 동작 중인 때의 전력 프로파일을 입력받아 저장하는 룩업 테이블(140); 및
    실시간 감시되고 있는 측정된 전력 프로파일이 상기 룩업 테이블(140)에 저장된 예측 전력 프로파일과 비교하여 설정된 오차 범위를 벗어나면 시스템 멈춤 현상의 발생으로 예측하는 상태 비교부(150);를 포함하고,
    상기 전력 모니터링부(130)는,
    시간 정보를 제공하는 타이머 유닛(131)과;
    이벤트 발생 시점을 기준으로 상기 전력 프로파일이 변화하는 시간 간격을 추출하는 간격 계산기(132); 및
    상기 이벤트 발생에 의한 상태 변화를 유한한 개수의 시간 간격으로 분류하는 유한 상태 머신(133)(finite state machine);을 포함하고,
    상기 유한 상태 머신(133)은,
    특정 이벤트 및 상태 변화에 따라 분류된 상기 시간 간격 정보를 이용하여 무한하게 존재할 수 있는 상기 전력 프로파일을 유한한 개수의 상태로 제공하며, 특정 개수의 변환 시퀸스로 정의하는 것을 특징으로 하는 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 수집부(110)는,
    상기 이벤트 발생에 따른 센싱 신호를 입력받는 센서 인터페이스; 및
    상기 전력 소모량을 수집하는 블루투스 채널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 수집부(110)는,
    상기 이벤트 발생을 입력받아 상기 상태 변환부(120)로 제공하는 이벤트 수집부(111)와;
    상기 이벤트에 의해 발생된 출력값을 분석하여 상기 상태 변환부(120)로 제공하는 출력 분석부(112); 및
    상기 인접 노드에 구비된 칩(chip)에서 실행되는 소프트웨어에 의해 소모되는 전력 소모량 및 하드웨어에 의해 소모되는 전력 소모량 중 어느 하나 이상을 수집하여 상기 전력 모니터링부(130)로 제공하는 전력 소모량 수집부(113);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상태 변환부(120)는,
    시스템 상호 작용에 따른 이벤트 입력과 출력 사이의 관계를 상태 변화로 정의하되,
    하나의 이벤트 발생에 따라 다수의 프로세스 상호간 작용 또는 다수의 인접 노드 상호간 작용에 따른 각 출력을 상기 상태 변화로 정의하는 것을 특징으로 하는 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상태 변화 및 상기 시간 간격으로 분류되는 각 상태별 전력 소모량 사이의 관계를 맵핑하는 전력 프로파일 맵핑부(134)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상태 비교부(150)는,
    실시간 측정된 전력 프로파일이 상기 예측된 전력 프로파일과 비교하여 설정된 오차 범위를 벗어난 상태가 설정된 시간 이상 유지되면 상기 인접 노드의 멈춤 발생을 예측하는 것을 특징으로 하는 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상태 비교부(150)는,
    상기 전력 프로파일에 따라 생성된 감시 코드를 상기 인접 노드에 연결된 다른 노드와 공유하는 것을 특징으로 하는 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 장치.
  9. 데이터 수집부(110)를 통해 인접 노드를 감시한 정보를 수집하는 데이터 수집단계(S110)와;
    상태 변환부(120)에서 상기 인접 노드에서의 이벤트 발생에 의한 출력값을 입력받아 상기 발생된 이벤트에 의한 상태 변화를 정의하는 이벤트-상태 변환단계(S120)와;
    전력 모니터링부(130)에서 상기 인접 노드에서의 전력 소모량과 상기 상태 변환부(120)에서 제공된 상태 변화를 매칭시켜 전력 프로파일을 생성하는 상태-전력 프로파일 변환단계(S130)와;
    룩업 테이블(140)에 상기 인접 노드가 정상 동작 중인 때의 전력 프로파일을 저장하는 정상 프로파일 저장단계(S140); 및
    상태 비교부(150)에서 실시간 입력되고 있는 측정된 전력 프로파일이 상기 룩업 테이블(140)에 저장된 예측 전력 프로파일과 비교하여 설정된 오차 범위를 벗어나면 시스템 멈춤 현상의 발생으로 예측하는 멈춤 억제 단계(S150);를 포함하고,
    상기 전력 모니터링부(130)는,
    시간 정보를 제공하는 타이머 유닛(131)과;
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    상기 유한 상태 머신(133)은.
    특정 이벤트 및 상태 변화에 따라 분류된 상기 시간 간격 정보를 이용하여 무한하게 존재할 수 있는 상기 전력 프로파일을 유한한 개수의 상태로 제공하며, 특정 개수의 변환 시퀸스로 정의하는 것을 특징으로 하는 전력 소모량 프로파일의 협력적 비교를 통한 연결기반 스마트 제어시스템의 멈춤 억제 방법.
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