CPS 환경을 위한 신뢰성 제공 Multicast Framework

Abstract

Cyber Physical Systems (CPS) 는 인간을 둘러싼 물리적 환경에 사이버 요소인 네트워크 기술을 결합시켜 물리적 환경의 변화를 감지 및 통제하는 시스템을 말한다. 이러한 시스템 구현을 위해 다수의 이동 노드 간의 협동 작업 (Coordination/Cooperation) 이 필요하며, 이러한 협업은 특정 노드들의 그룹에 의해 이루어지므로 이러한 그룹을 관리 및 통제하기 위한 기술로 Multicast 전송 기법이 있다. CPS에는 많은 응용 분야가 있을 수 있으며, 그 예로 도시 내에서 화재가 발생했을 때 이를 로봇들을 이용하여 신속히 진압하는 무인 소방 시스템이 있다. 이러한 시스템이 동작할 때, 일련의 로봇들은 화재 발생의 유무를 상시 감시해야 하며, 화재가 발생하였을 때 즉시 협동 작업이 이루어져야 한다. 이러한 정보의 전달이 늦어지거나 실패할 경우 큰 재난이 발생할 수 있으므로, 이와 같은 상황에서 사용할 Multicast 기술에서는 신뢰성을 보장하는 것이 매우 중요하다. 물리적 환경의 변화가 극심할 때, 즉 화재의 규모가 커질수록 인근 Access Point (AP) 와 Mobile Host (MH) 인 로봇들 간의 통신 상태는 악화될 수 있다. 그러나 기존에 제안되어 온 Reliable multicast protocol들은 이와 같은 채널 상태의 변화를 고려하지 않았다. 제안하는 Reliable multicast framework는 이러한 특수한 CPS 시나리오를 고려함과 동시에 기존에 제안되어 온 Reliable multicast protocol들이 갖는 문제점들을 개선하여 유한 Buffer 상에서 이를 효과적으로 관리함과 동시에 ACK/NACK feedback 메시지 및 FEC code rate를 적응적으로 이용하여 AP-MH 간 통신 및 Handover 시에 신뢰성을 제공한다.| CPS (Cyber Physical Systems) is the system which combines cyber elements and physical elements. Usually physical elements mean physical world which is nearby human being, and the cyber elements mean networks. In this systems, the CPS nodes construct a network and need to cooperate each other to observe, detect, and control the physical world. To providing the cooperation between CPS nodes efficient multicast mechanism should be required. Multicast is the efficient delivery of a message or information to a group of destination simultaneously in a single transmission from the source. In the CPS, reliable transmission of multicast should be guaranteed to support correct cooperation. Many multicast protocols have been proposed. However, all of the protocols didn't focus on particularity of the CPS environment. The main characteristic of CPS environment is that a channel condition can change when some physical change is occurred on the physical world. In this paper, a framework of reliable multicast for CPS environment by adapting the change of physical world managing finite buffer and ACK/NACK feedback messages is proposed. And the framework also shows adaptive FEC mechanism for CPS environment. Finally the proposed framework provides reliability even if a MH experiences Handover.; CPS (Cyber Physical Systems) is the system which combines cyber elements and physical elements. Usually physical elements mean physical world which is nearby human being, and the cyber elements mean networks. In this systems, the CPS nodes construct a network and need to cooperate each other to observe, detect, and control the physical world. To providing the cooperation between CPS nodes efficient multicast mechanism should be required. Multicast is the efficient delivery of a message or information to a group of destination simultaneously in a single transmission from the source. In the CPS, reliable transmission of multicast should be guaranteed to support correct cooperation. Many multicast protocols have been proposed. However, all of the protocols didn't focus on particularity of the CPS environment. The main characteristic of CPS environment is that a channel condition can change when some physical change is occurred on the physical world. In this paper, a framework of reliable multicast for CPS environment by adapting the change of physical world managing finite buffer and ACK/NACK feedback messages is proposed. And the framework also shows adaptive FEC mechanism for CPS environment. Finally the proposed framework provides reliability even if a MH experiences Handover.