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스마트폰의 802.11 AP 탐색을 위한 ZIGBEE와 WIFI간 협력 기법
Cooperation between ZIGBEE and WIFI for Detecting 802.11 Access Points in Smart-phones

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Authors
김두영
Advisor
김종권
Major
전기·컴퓨터공학부
Issue Date
2012-02
Publisher
서울대학교 대학원
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 전기·컴퓨터공학부, 2012. 2. 김종권.
Abstract
최근의 스마트 폰 기술은 상업적, 군사적, 학술적으로 이용가치가 높기 때문에 다양한 분야에서 응용되어 그 보급이 확대되고 있다.
스마트폰이라는 플랫폼은 그 확장능력을 통해 상용 이동통신에서 주력 네트워크 단말기로 자리잡게 되었을 뿐만아니라, 군사적 목적으로도 응용되어 군용 전술 네트워크의 개인 전술단말기로서의 역할까지 수행하고 있다.
그러나 이러한 스마트폰의 확산은 자연적으로 주파수 및 대역폭 부족으로 인한 통신 장애현상을 일으키게 되어, 사용자로 하여금 데이터의 송수신율을 떨어지게 한다.
이를 해결하기 위해 802.11 장비를 통하여 트래픽을 분산시키는것이 하나의 대안으로서 현재 널리 쓰여지고 있으나, 모바일 장비의 배터리 제약을 고려할시, 이중망 구성에 따른 에너지 소모가 또다른 문제로 부상하고 있다.
스마트폰은 WIFI 사용시 access point (AP) 를 찾기 위해 지속적으로 802.11 channel을 탐색한다. 특히 스마트폰의 다이나믹한 모빌리티 특성은 이러한 에너지 소모를 증가시킨다. AP의 신호 도달거리가 작고, 전 영역을 커버할 만큼 AP가 배치되어 있지 않은 환경적인 문제 또한 크다.
이런 요인들은 결국 스마트 폰의 에너지 사용 효율을 떨어뜨려 사용시간을 감소시킨다.
이 문제를 저전력 장비를 이용한 탐색 방식으로 극복하고자하는 연구가 다양한 방식으로 진행되었다. 특히, ZIGBEE를 이용한 탐색방식은 자체 알고리즘을 통해 false alram을 감소시키는 방식으로 발전되었다. 그러나, 본 논문에서는 이러한 방식은 한계가 있으며, 개별 하드웨어의 조건 및 상태에 따라 다르다는 것을 수학적 분석을 통해 증명하였다. 또한, 위 증명을 통하여 개별 장비간 특성을 이용한 탐색 알고리즘을 제안하였다. 우리의 방식은 사용자가 AP가 없는 구역에 있다고 판단될 시 에너지 소모가 많은 802.11 디바이스를 정지시키고 상대적으로 에너지 소모가 적은 ZIGBEE로 현재 채널의 신호를 최소한으로 샘플링 하여, 결과를 스마트 폰에 전달한다. 스마트폰은 이 데이터를 바탕으로 단순한 필터링 알고리즘을 통해 AP의 beacon signal을 탐지한다. 만약 AP가 존재한다고 판단될 시, WIFI NIC를 작동하여 채널을 스캔 한다. 이때 각각의 장비들을 개별적으로 사용하여 AP를 탐색 시 발생될 수 있는 에너지 소모보다 더 적은 에너지를 소모하도록 고안하였다. 이 논문의 contribution은 다음과 같다.
1) WIFI 또는 ZIGBEE 를 단독으로 사용하여 802.11 AP를 탐색시 발생되는 에너지 소모 및 false alarm 에 대해 분석하였다.
2) false negative를 최소화 하기 위해, AP의 beacon signal의 길이를 기반으로 한 counter filter를 설계하였다.
3) 에너지 효율을 높이기 위해 ZIGBEE와 WIFI의 탐색 순서와 시간을 결정하는 탐색 장비 스케줄링 기법을 고안하였다.
4) 이러한 시스템을 활용한 상업적, 군사적 이용방안을 제안하였다.
Presently, smartphone users widely use WiFi hotspots to obtain a better data transmission rate. In addition, mobile network operators (cellular network providers) deploy these to reduce the traffic load of the cellular network. However, the deployment density of WiFi hotspots is smaller than that of cellular networks. Therefore, smartphone users normally use the cellular network to access the internet, and change to WiFi when they detect an 802.11 access point (AP). In this situation, a lot of energy is consumed in finding a new AP. One of the solutions to this problem is the use of low-power devices like ZIGBEE. Previously researched detection methods that use ZIGBEE are complicated because they focus on reducing the number of false positives. Therefore, their energy efficiency is very low. In this paper, we use the cooperation between ZIGBEE and the WiFi network interface card (NIC) to solve this problem. We minimize false negatives and energy consumption from the detection process, and solve the problem of false positives using the CPU and WiFi NIC in the smartphone
Language
kor
URI
https://hdl.handle.net/10371/155548

http://dcollection.snu.ac.kr/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000000000032
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Appears in Collections:
College of Engineering/Engineering Practice School (공과대학/대학원)Dept. of Computer Science and Engineering (컴퓨터공학부)Theses (Master's Degree_컴퓨터공학부)
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