RnDCircle Logo
김태운 연구실
부산대학교 정보컴퓨터공학부 김태운 교수
Federated Learning
Edge Computing
Task Offloading
김태운 교수 연구실
기본 정보
연구 분야
프로젝트
논문
구성원

김태운 연구실

부산대학교 정보컴퓨터공학부 김태운 교수

김태운 연구실은 IoT와 무선 네트워크 환경에서 분산 데이터 기반 학습 및 네트워크 자원 최적화 기술을 연구합니다. 연합학습의 이기종성과 non-IID 문제를 고려한 model transfer 및 parameter server 선택을 설계하여 보안·프라이버시 보존형 학습 구조를 분석합니다. 또한 엣지 컴퓨팅에서 지연과 QoS를 만족하도록 task offloading, association 최적화, federation 스케일링을 모델링하고 Lagrangian relaxation과 decomposition으로 해결합니다. 무선 측면에서는 NOMA-OMA switching 제어와 Bluetooth/RSSI 기반 실내 점유·거리·활동 추정 방법을 다룹니다.

Federated LearningEdge ComputingTask OffloadingIoT무선 네트워크 최적화
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
비동질 데이터 환경에서의 연합학습 보안·프라이버시 및 이기종성 대응 연구 thumbnail
비동질 데이터 환경에서의 연합학습 보안·프라이버시 및 이기종성 대응 연구
Heterogeneity-aware Secure Federated Learning for IoT and Wireless Sensor Networks
연구 분야 상세보기
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.

5개년 연도별 논문 게재 수

21총합

5개년 연도별 피인용 수

285총합
주요 논문
5
논문 전체보기
1
article
|
인용수 10
·
2024
Robust Long-Term Vehicle Trajectory Prediction Using Link Projection and a Situation-Aware Transformer
Minsung Kim, Byung Il Kwak, Jong‐Uk Hou, Taewoon Kim
IF 3.5 (2024)
Sensors
차량의 궤적 예측은 지능형 교통시스템(Intelligent Transportation Systems)에서 핵심적인 구성요소로 부상하고 있다. 교차로 및 신호 제어 장치와 같은 외부 요인이 운전자의 고유한 습관뿐 아니라 주행 패턴에 유의미한 영향을 미치는 도시 도로에서는, 예측 과제가 훨씬 더 어렵다. 또한 장기 궤적 예측은 시간이 지남에 따라 예측 오차가 누적되어, 실제 도로와 크게 달라질 수 있는 실질적으로 부정확한 예측이 초래된다. 이러한 문제에 대한 해결책으로, 본 연구에서는 오차 누적에 강건하며 도로 이탈(off-road) 예측을 방지하는 장기 차량 궤적 예측 방법을 제안한다. 본 연구에서는 Transformer 모델을 활용하여 차량 궤적을 분석하고 예측한다. 더불어, 운전자의 인근 상황에 대한 추상적 표현을 생성함으로써 외부 요인이 주행 패턴에 미치는 영향을 정밀하게 포착하기 위한 추가 인코딩 네트워크를 제안한다. 도로 이탈 예측을 피하기 위해, 예측을 도로 기하(road geometry)에 투영하는 후처리 방법인 링크 프로젝션(link projection)을 제안한다. 또한 전체 궤적의 정확도를 평가함에 있어 유클리드 거리 기반 평가 지표의 한계를 극복하기 위해, area-between-curves(ABC)라는 새로운 메트릭을 제안한다. 이는 두 궤적 간의 유사성을 측정하며, 따라서 두 궤적 간의 일치 정도를 효과적으로 평가할 수 있다. 제안한 접근법의 유효성을 입증하기 위해, 실제 데이터를 이용한 대규모 평가를 널리 사용되는 방법들과 비교하여 수행하였다. 그 결과, 제안한 접근법은 기존의 전통적 딥러닝 모델보다 RMSE 기준 최대 65.74%, MAE 기준 60.13%, ABC 기준 91.45%까지 성능이 우수한 것으로 나타났다.
https://doi.org/10.3390/s24082398
Term (time)
Computer science
Trajectory
Transformer
Control theory (sociology)
Artificial intelligence
Engineering
Electrical engineering
Physics
Voltage
2
article
|
인용수 51
·
2024
A Survey on Heterogeneity Taxonomy, Security and Privacy Preservation in the Integration of IoT, Wireless Sensor Networks and Federated Learning
Tesfahunegn Minwuyelet Mengistu, Taewoon Kim, Jenn-Wei Lin
IF 3.5 (2024)
Sensors
연합 학습(Federated learning, FL)은 원시 데이터를 공유하지 않고도 협력적 모델 학습을 가능하게 하는 기계 학습(ML) 기법으로, 데이터가 기기 전반에 분산되어 있고 개인정보 보호가 중요한 사안인 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 응용에 이상적이다. 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Networks, WSNs)는 물리적 환경으로부터 데이터를 수집함으로써 IoT 시스템에서 핵심적인 역할을 한다. 본 논문은 FL, IoT, WSN의 통합에 관한 종합적인 설문조사를 제시한다. FL의 기초, 전략, 유형을 다루고, 다양한 분야에서 FL, IoT, WSN의 통합에 대해 논의한다. 본 논문은 FL에서의 이기종성(heterogeneity)과 관련된 문제를 다루며, 이 분야의 최신 연구 동향을 요약한다. 또한 보안 및 개인정보 보호 관점과 성능 평가 방법론을 탐구한다. 본 논문은 FL, IoT, WSN에서의 최신 성과와 잠재적 연구 방향을 개관하고, 현재의 기술 발전 맥락에서 조사된 주제들의 중요성을 강조한다.
https://doi.org/10.3390/s24030968
Computer science
Internet of Things
Wireless sensor network
Context (archaeology)
Data sharing
Raw data
Data science
Information privacy
World Wide Web
Computer security
3
article
|
인용수 1
·
2024
Optimal Model Transfer and Dynamic Parameter Server Selection for Efficient Federated Learning in IoT-Edge Systems With Non-IID Data
Tesfahunegn Minwuyelet Mengistu, Jenn-Wei Lin, Po-Hsien Kuo, Taewoon Kim
IF 3.6 (2024)
IEEE Access
분산되고 개인정보를 보존하는 연합 학습(Federated Learning, FL)은 지능형 IoT 응용을 개발하는 데 에지 컴퓨팅 시스템과 결합되어 논의되어 왔다. 그러나 각 FL 노드에서 데이터를 개별적으로 수집하는 경우, 독립적이고 동일한 분포(independent and identically distributed, IID)가 아닌 학습 데이터(non-IID)가 발생할 수 있으며, 이는 FL 성능을 크게 저하시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 FL 클라이언트가 더 많은 데이터셋에서 자신의 모델을 학습할 수 있도록 하여, 집합적으로 IID 가상 데이터셋을 형성하는 모델 전이(model transfer) 접근법을 제안한다. 제안된 접근법에서는 로컬 모델이 경험한 데이터 라벨 분포를 기준으로 FL 클라이언트를 전이 요구(transfer-demand)형 또는 집계 성향(aggregation-inclined)형으로 분류한다. 전이 요구형 클라이언트는 자신에게 부족한 라벨을 보완할 수 있는 헬퍼 클라이언트(helper client)로 모델을 전이하는 반면, 집계 성향형 클라이언트는 학습 모델에 충분한 라벨을 보유하므로 모델 집계에 참여한다. 그러나 두 개 이상 전이 요구형 클라이언트가 동일한 헬퍼 클라이언트에 대해 경쟁할 수 있다. 이 경쟁을 해결하기 위해 최소 비용 최대 매칭(minimum-cost maximum-matching, MCMM) 프레임워크와 정수 선형 계획법(integer linear programming)을 적용하여 최적해를 도출한다. FL 클라이언트 간 모델 전송 비용을 최소화하기 위해, 로컬 모델을 클라이언트로부터 집계하는 파라미터 서버(parameter server)를 동적으로 할당하기 위한 스테이너 트리(Steiner tree) 기반 해법을 사용한다. 마지막으로 다양한 문제에 대해 광범위한 시뮬레이션 실험을 수행하였으며, 제안된 접근법은 MNIST의 경우 정확도 99.02%를 달성하고 통신 비용을 20%~66% 범위 내에서 감소시키는 등, CIFAR-10 데이터셋의 경우 비(非)IID 기준 접근법에 비해 정확도를 최소 24% 향상시키고 통신 비용을 29.48%~63.09% 범위 내에서 개선한다.
https://doi.org/10.1109/access.2024.3487073
Computer science
Selection (genetic algorithm)
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
Transfer (computing)
Transfer of learning
Internet of Things
Computer network
Server
Distributed computing
Data modeling
최신 정부 과제
2
과제 전체보기
1
주관|
2021년 5월-2024년 2월
|45,778,000
공공안전 및 재난 통신을 위한 지능형 무선 네트워크 최적화 기술 연구
각 연차별 상세 연구내용은 다음과 같다. <1차연도> 1.1. 이동통신 서비스 장애 대응을 위한 네트워크 자원 최적화 및 실시간 응답성 개선 기술 연구 - BS-UE-채널 할당 문제 수식화 및 Unimodality 특성을 활용한 Convexify 기법연구 - Inter-MNO 로밍 환경에서 NOMA 통신 성능 개선을 위한 UE Pairing 및 전송전력 최적화 연구 - 실시간 응답성 확보를 위한 Distributed NOMA Resource Scheduling 기법연구 1.2. 이동통신 서비스 장애 대응을 위한 UAV 기반의 통신 연결성 확보 기술 연구 - 통신 커버리지 최대화 및 평균 단절 확률을 최소화하는 최적의 비행경로 계획 기법연구 - UAV와 지상 기지국/단말 간 빈번한 통신 단절에 대비한 Opportunistic Association 기법연구 - UAV Lifetime을 최대화하는 전송전력 및 라우팅 경로 최적화 기법연구 <2차연도> 2.1. 비동기 분산 강화학습 기반의 실시간 네트워크 자원 최적화 기술 연구 - (중앙의 제어가 부재한 재난 상황 고려) 액터러너-글로벌신경망 구조의 비동기 강화학습 기법을 활용한 UE-BS Association 및 UE Pairing 최적화 기법연구 - 글로벌 신경망의 편향을 방지하기 위한 가중치 기반의 비동기 분산 업데이트 기법연구 - 글로벌 신경망의 편향을 방지하기 위한 가중치 기반의 비동기 분산 업데이트 기법연구 2.2. UAV 비행 경로 인지 기반의 실시간 분산 전력 제어 기술 연구 - 네트워크 상황(UAV 비행 경로 및 가용 RRH) 인지에 기반한 전송전력 최적화 기법연구 - 신호 간섭 최소화를 위한 분산 전송 전력 제한 기법연구 - 전력 제어 알고리즘 복잡도 감소를 위한 Dual (sub)Gradient Descent 기반의 Iterative Power Control 알고리즘 연구 2.3. 샘플 효율적인 강화 학습 기반의 실시간 비행 경로 계획 최적화 기술 연구 - 효과적 특징 표현 학습 및 오프 폴리시 기반의 샘플 효율적인 강화 학습 기법연구 - 정책의 앙상블을 활용한 샘플 효율적인 강화 학습 기법연구 - 연속적 행동 공간을 위한 강화학습 기법 연구(TD3, PPO, SAC 등) 및 이에 기반한 비행경로 최적화 기법연구 <3차연도> 3.1. 자율적 통신 장애 대응 기법 구현 및 시뮬레이션 기반 성능 검증 - 오픈 소스 시뮬레이션 SW (예: ns-3) 기반의 C-RAN 이동통신 시뮬레이션 환경 구축 - 시뮬레이션 환경에 제안하는 자율 통신 장애 대응 기술 구현 - 통신 Trace Log 추출, 분류, 레이블링 및 데이터베이스 축적 기능구현 - 각 단말별 통신 성능(처리량, 응답시간, 통신 단절 빈도) 모니터링 기능구현 3.2. 자율적 통신 장애 대응 기법 구현 및 테스트베드 기반 실증 - NI-USRP 기반의 C-RAN 통신 실증을 위한 테스트베드 구축 - 테스트베드 환경에 제안하는 자율 통신 장애 대응 기술 구현 - 통신 Trace Log 추출, 분류, 레이블링 및 데이터베이스 축적 기능구현 - 각 단말별 통신 성능(처리량, 응답시간, 통신 단절 빈도) 모니터링 기능구현 3.3. 프로파일(시나리오) 기반의 재난 상황 재현 시스템 구축 - Type-3 장애 상황을 상세 분류 및 프로파일 형태로 저장 (예: 연속적으로 광범위한 지역에서 통신 장애가 발생한 경우, 불연속적 공간에서 광범위하게 통신 장애가 발생한 경우 등) 기능구현 - 장애 상황 프로파일 생성/설정, DB 저장, Load 기능 구현 - 시뮬레이션 SW 및 테스트베드 환경에 동일한 인터페이스로 동작하는 통신 장애 프로파일 호출 시스템 구현
공공 안전
재난 통신
무선 네트워크
지능형 통신
이동통신
자원 최적화
클라우드 무선 접속 네트워크
비 직교
2
주관|
2021년 5월-2024년 2월
|41,080,000
공공안전 및 재난 통신을 위한 지능형 무선 네트워크 최적화 기술 연구
각 연차별 상세 연구내용은 다음과 같다. <1차연도> 1.1. 이동통신 서비스 장애 대응을 위한 네트워크 자원 최적화 및 실시간 응답성 개선 기술 연구 - BS-UE-채널 할당 문제 수식화 및 Unimodality 특성을 활용한 Convexify 기법연구 - Inter-MNO 로밍 환경에서 NOMA 통신 성능 개선을 위한 UE Pairing 및 전송전력 최적화 연구 - 실시간 응답성 확보를 위한 Distributed NOMA Resource Scheduling 기법연구 1.2. 이동통신 서비스 장애 대응을 위한 UAV 기반의 통신 연결성 확보 기술 연구 - 통신 커버리지 최대화 및 평균 단절 확률을 최소화하는 최적의 비행경로 계획 기법연구 - UAV와 지상 기지국/단말 간 빈번한 통신 단절에 대비한 Opportunistic Association 기법연구 - UAV Lifetime을 최대화하는 전송전력 및 라우팅 경로 최적화 기법연구 <2차연도> 2.1. 비동기 분산 강화학습 기반의 실시간 네트워크 자원 최적화 기술 연구 - (중앙의 제어가 부재한 재난 상황 고려) 액터러너-글로벌신경망 구조의 비동기 강화학습 기법을 활용한 UE-BS Association 및 UE Pairing 최적화 기법연구 - 글로벌 신경망의 편향을 방지하기 위한 가중치 기반의 비동기 분산 업데이트 기법연구 - 글로벌 신경망의 편향을 방지하기 위한 가중치 기반의 비동기 분산 업데이트 기법연구 2.2. UAV 비행 경로 인지 기반의 실시간 분산 전력 제어 기술 연구 - 네트워크 상황(UAV 비행 경로 및 가용 RRH) 인지에 기반한 전송전력 최적화 기법연구 - 신호 간섭 최소화를 위한 분산 전송 전력 제한 기법연구 - 전력 제어 알고리즘 복잡도 감소를 위한 Dual (sub)Gradient Descent 기반의 Iterative Power Control 알고리즘 연구 2.3. 샘플 효율적인 강화 학습 기반의 실시간 비행 경로 계획 최적화 기술 연구 - 효과적 특징 표현 학습 및 오프 폴리시 기반의 샘플 효율적인 강화 학습 기법연구 - 정책의 앙상블을 활용한 샘플 효율적인 강화 학습 기법연구 - 연속적 행동 공간을 위한 강화학습 기법 연구(TD3, PPO, SAC 등) 및 이에 기반한 비행경로 최적화 기법연구 <3차연도> 3.1. 자율적 통신 장애 대응 기법 구현 및 시뮬레이션 기반 성능 검증 - 오픈 소스 시뮬레이션 SW (예: ns-3) 기반의 C-RAN 이동통신 시뮬레이션 환경 구축 - 시뮬레이션 환경에 제안하는 자율 통신 장애 대응 기술 구현 - 통신 Trace Log 추출, 분류, 레이블링 및 데이터베이스 축적 기능구현 - 각 단말별 통신 성능(처리량, 응답시간, 통신 단절 빈도) 모니터링 기능구현 3.2. 자율적 통신 장애 대응 기법 구현 및 테스트베드 기반 실증 - NI-USRP 기반의 C-RAN 통신 실증을 위한 테스트베드 구축 - 테스트베드 환경에 제안하는 자율 통신 장애 대응 기술 구현 - 통신 Trace Log 추출, 분류, 레이블링 및 데이터베이스 축적 기능구현 - 각 단말별 통신 성능(처리량, 응답시간, 통신 단절 빈도) 모니터링 기능구현 3.3. 프로파일(시나리오) 기반의 재난 상황 재현 시스템 구축 - Type-3 장애 상황을 상세 분류 및 프로파일 형태로 저장 (예: 연속적으로 광범위한 지역에서 통신 장애가 발생한 경우, 불연속적 공간에서 광범위하게 통신 장애가 발생한 경우 등) 기능구현 - 장애 상황 프로파일 생성/설정, DB 저장, Load 기능 구현 - 시뮬레이션 SW 및 테스트베드 환경에 동일한 인터페이스로 동작하는 통신 장애 프로파일 호출 시스템 구현
공공 안전
재난 통신
무선 네트워크
지능형 통신
이동통신
자원 최적화
클라우드 무선 접속 네트워크
비 직교
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2022엣지 컴퓨팅에서 서비스 프로비저닝을 위한 시스템, 방법, 및 프로그램1020220042713
등록2021핸드오프 과정에서 컨테이너의 마이그레이션을 수행하는 모바일 엣지 컴퓨팅 시스템1020210149441
등록2021환경인지형 자동화 N-스크린 디스플레이 시스템, 방법 및 프로그램1020210114071
전체 특허

엣지 컴퓨팅에서 서비스 프로비저닝을 위한 시스템, 방법, 및 프로그램

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220042713

핸드오프 과정에서 컨테이너의 마이그레이션을 수행하는 모바일 엣지 컴퓨팅 시스템

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210149441

환경인지형 자동화 N-스크린 디스플레이 시스템, 방법 및 프로그램

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210114071

주식회사 디써클

대표 장재우,이윤구서울특별시 강남구 역삼로 169, 명우빌딩 2층 (TIPS타운 S2)대표 전화 0507-1312-6417이메일 info@rndcircle.io사업자등록번호 458-87-03380호스팅제공자 구글 클라우드 플랫폼(GCP)

© 2026 RnDcircle. All Rights Reserved.