심층 강화 학습 기반의 보안 오프로딩 방법 및 상기 방법을 수행하는 무인 항공기
SECURITY OFFLOADING METHOD BASED ON DEEP REINFORCEMENT LEARNING AND, UNMANNED AERIAL VEHICLE PERFORMING THE METHOD
특허 요약
본 발명은 강화 학습 알고리즘을 기반으로 보안 모드의 전환이 가능한 무인 항공기 및 무인 항공기가 수행하는 보안 오프로딩 방법을 개시한다. 자세하게, 보안 오프로딩 방법은 릴레이 보안 모드(Relay Mode) 또는, 재밍 보안 모드(Jamming mode)를 스위치 할 수 있는 하이브리드 노드로 작동하는 무인 항공기를 고려하여 강화 학습 알고리즘을 통해 높은 보안 전송률을 달성할 수 있도록 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드, 궤적, 사용자의 오프로드 여부를 최적화한다.
청구항
번호청구항
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제1항에 있어서,상기 전환하는 단계는,상기 헬퍼 무인 항공기의 하이브리드 노드가 활성화되면, 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드를 재밍 보안 모드 또는, 릴레이 보안 모드 중 적어도 하나의 모드로 전환하는 보안 오프로딩 방법.

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헬퍼 무인 항공기가 수행하는 보안 오프로딩 방법에 있어서,합법 무인 항공기의 커버리지 영역 내 사용자 단말이 진행하는 데이터 처리 방식을 판단하는 단계;강화 학습 알고리즘을 통해 상기 사용자 단말의 데이터 처리 방식에 따른 상기 헬퍼 무인 항공기의 하이브리드 노드를 활성화하는 단계;상기 활성화된 헬퍼 무인 항공기의 하이브리드 노드에 대응하여 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드를 전환하는 단계; 및상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드에 대응하여 도청 무인 항공기로부터 사용자 단말의 보안 전송률을 최대화하기 위한 보안 오프로딩을 수행하는 단계를 포함하는 보안 오프로딩 방법.

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제1항에 있어서,상기 판단하는 단계는,상기 커버리지 영역에 존재하는 사용자 단말이 진행하는 데이터 처리 방식을 오프로딩 방식 또는, 로컬 컴퓨팅 방식 중 하나의 방식으로 판단하는 보안 오프로딩 방법.

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제1항에 있어서,상기 활성화하는 단계는,상기 사용자 단말의 데이터 처리 방식이 오프로딩 방식인 것으로 판단되면, 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드를 결정하기 위해 상기 헬퍼 무인 항공기의 하이브리드 노드를 활성화하는 보안 오프로딩 방법.

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제3항에 있어서,상기 활성화하는 단계는,상기 판단된 오프로딩 방식을 기반으로 1) 상기 합법 무인 항공기의 위치와 상기 커버리지 영역에 존재하는 사용자 단말의 위치 간의 제1 이격 거리와 2) 상기 합법 무인 항공기의 위치와 상기 도청 무인 항공기의 위치 간의 제2 이격 거리를 판단하는 단계;상기 강화 학습 알고리즘에 상기 오프로딩 방식, 제1 이격 거리 및 제2 이격 거리 중 적어도 하나를 적용하여 상기 사용자 단말의 데이터 전송 스케줄링, 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드 또는, 궤적 중 적어도 하나를 최적화하는 단계; 및상기 최적화된 결과에 기초하여 상기 헬퍼 무인 항공기의 하이브리드 노드를 활성화하는 단계를 포함하는 보안 오프로딩 방법.

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제4항에 있어서,상기 최적화하는 단계는,상기 사용자 단말 및 헬퍼 무인 항공기 각각의 배터리 성능에 관한 에너지 제약 정보를 결정하는 단계;사전에 설정된 타임 프레임 마다 상기 에너지 제약 정보를 기반으로 상기 사용자 단말 및 헬퍼 무인 항공기 각각의 에너지 소비 정보를 결정하는 단계; 및상기 에너지 소비 정보에 따른 보안 전송률이 최대가 되도록 상기 사용자 단말의 데이터 전송 스케줄링, 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드 또는, 궤적 중 적어도 하나를 최적화하는 단계를 포함하는 보안 오프로딩 방법.

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제6항에 있어서,상기 보안 오프로딩을 수행하는 단계는,상기 헬퍼 무인 항공기가 재밍 보안 모드로 전환되면, 상기 최적화된 궤적에 따라 상기 도청 무인 항공기와 인접하도록 상기 헬퍼 무인 항공기의 위치를 제어하는 단계; 및상기 도청 무인 항공기에 전송하기 위한 간섭 신호를 생성하는 단계; 및상기 헬퍼 무인 항공기의 위치를 기준으로 헬퍼 무인 항공기와 인접하여 비행하는 도청 무인 항공기로 상기 간섭 신호를 전송함으로써, 보안 오프로딩을 수행하는 보안 오프로딩 방법.

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제6항에 있어서,상기 보안 오프로딩을 수행하는 단계는,상기 헬퍼 무인 항공기가 릴레이 보안 모드로 전환되면, 사용자 단말 중 커버리지 영역 내 특정 지점에 위치하는 사용자 단말을 대상으로 데이터의 보안 전송률이 최대가 되도록 보안 오프로딩을 수행하는 보안 오프로딩 방법.

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헬퍼 무인 항공기가 수행하는 보안 오프로딩 방법에 있어서,합법 무인 항공기의 커버리지 영역의 상공을 비행하면서 상기 커버리지 영역 내 오프로딩 방식을 이용하는 사용자 단말이 존재하는지 여부를 확인하는 단계;상기 오프로딩 방식을 이용하는 사용자 단말이 존재하면, 상기 헬퍼 무인 항공기와 사용자 단말 또는, 상기 헬퍼 무인 항공기와 도청 무인 항공기 간의 이격 거리를 판단하는 단계;강화 학습 알고리즘에 상기 오프로딩 방식 및 이격 거리 중 적어도 하나를 적용하여 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드를 전환하는 단계; 및상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드에 대응하여 도청 무인 항공기로부터 사용자 단말의 보안 전송률을 최대화하기 위한 보안 오프로딩을 수행하는 단계를 포함하는 보안 오프로딩 방법.

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제9항에 있어서,상기 확인하는 단계는,상기 헬퍼 무인 항공기의 시작 위치를 기준으로 기 설정된 타임 프레임마다 상기 커버리지 영역의 xy 평면을 따라 이동하면서 상기 오프로딩 방식을 이용하는 사용자 단말이 존재하는지 여부를 확인하는 보안 오프로딩 방법.

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제9항에 있어서,상기 판단하는 단계는,상기 오프로딩 방식을 기반으로 상기 합법 무인 항공기의 위치와 상기 커버리지 영역에 존재하는 사용자 단말의 위치 간의 제1 이격 거리를 판단하는 단계; 및상기 합법 무인 항공기의 위치와 상기 도청 무인 항공기의 위치 간의 제2 이격 거리를 판단하는 단계를 포함하는 보안 오프로딩 방법.

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제11항에 있어서,상기 전환하는 단계는,상기 강화 학습 알고리즘에 상기 오프로딩 방식, 제1 이격 거리 및 제2 이격 거리 중 적어도 하나를 적용하여 상기 사용자 단말의 데이터 전송 스케줄링, 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드 또는, 궤적 중 적어도 하나를 최적화하는 단계;상기 최적화된 결과에 기초하여 상기 헬퍼 무인 항공기의 하이브리드 노드를 활성화하는 단계; 및상기 활성화된 헬퍼 무인 항공기의 하이브리드 노드에 대응하여 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드를 재밍 보안 모드 또는, 릴레이 보안 모드 중 적어도 하나의 모드로 전환하는 단계를 포함하는 보안 오프로딩 방법.

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제12항에 있어서,상기 최적화하는 단계는,상기 사용자 단말 및 헬퍼 무인 항공기 각각의 배터리 성능에 관한 에너지 제약 정보를 결정하는 단계;사전에 설정된 타임 프레임 마다 상기 에너지 제약 정보를 기반으로 상기 사용자 단말 및 헬퍼 무인 항공기 각각의 에너지 소비 정보를 결정하는 단계; 및상기 에너지 소비 정보에 따른 보안 전송률이 최대가 되도록 상기 사용자 단말의 데이터 전송 스케줄링, 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드 또는, 궤적 중 적어도 하나를 최적화하는 단계를 포함하는 보안 오프로딩 방법.

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제12항에 있어서,상기 수행하는 단계는,상기 헬퍼 무인 항공기가 재밍 보안 모드로 전환되면, 상기 최적화된 궤적에 따라 상기 도청 무인 항공기와 인접하도록 상기 헬퍼 무인 항공기의 위치를 제어하는 단계; 및상기 도청 무인 항공기에 전송하기 위한 간섭 신호를 생성하는 단계; 및상기 헬퍼 무인 항공기의 위치를 기준으로 헬퍼 무인 항공기와 인접하여 비행하는 도청 무인 항공기로 상기 간섭 신호를 전송함으로써, 보안 오프로딩을 수행하는 보안 오프로딩 방법.

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제12항에 있어서,상기 수행하는 단계는,상기 헬퍼 무인 항공기가 릴레이 보안 모드로 전환되면, 사용자 단말 중 상기 커버리지 영역 내 특정 지점에 위치하는 사용자 단말을 대상으로 데이터의 보안 전송률이 최대가 되도록 보안 오프로딩을 수행하는 보안 오프로딩 방법.

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보안 오프로딩 방법을 수행하는 헬퍼 무인 항공기에 있어서,상기 헬퍼 무인 항공기는 프로세서를 포함하고,상기 프로세서는,합법 무인 항공기의 커버리지 영역 내 사용자 단말이 진행하는 데이터 처리 방식을 판단하고,강화 학습 알고리즘을 통해 상기 사용자 단말의 데이터 처리 방식에 따른 상기 헬퍼 무인 항공기의 하이브리드 노드를 활성화하고,상기 활성화된 헬퍼 무인 항공기의 하이브리드 노드에 대응하여 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드를 전환하고 - 상기 보안 모드는, 재밍 보안 모드 또는, 릴레이 보안 모드 중 적어도 하나를 포함함 -,상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드에 대응하여 도청 무인 항공기로부터 사용자 단말의 보안 전송률을 최대화하기 위한 보안 오프로딩을 수행하는 헬퍼 무인 항공기.

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제16항에 있어서,상기 프로세서는,상기 사용자 단말 및 헬퍼 무인 항공기 각각의 배터리 성능에 관한 에너지 제약 정보를 결정하고,사전에 설정된 타임 프레임 마다 상기 에너지 제약 정보를 기반으로 상기 사용자 단말 및 헬퍼 무인 항공기 각각의 에너지 소비 정보를 결정하고,상기 에너지 소비 정보에 따른 보안 전송률이 최대가 되도록 상기 사용자 단말의 데이터 전송 스케줄링, 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드 또는, 궤적 중 적어도 하나를 최적화하는 헬퍼 무인 항공기.

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제16항에 있어서,상기 프로세서는,상기 헬퍼 무인 항공기가 재밍 보안 모드로 전환되면,상기 최적화 된 궤적에 따라 상기 도청 무인 항공기와 인접하도록 상기 헬퍼 무인 항공기의 위치를 제어하고,상기 도청 무인 항공기에 전송하기 위한 간섭 신호를 생성하고,상기 헬퍼 무인 항공기의 위치를 기준으로 헬퍼 무인 항공기와 인접하여 비행하는 도청 무인 항공기로 상기 간섭 신호를 전송함으로써, 보안 오프로딩을 수행하는 헬퍼 무인 항공기.

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제16항에 있어서,상기 프로세서는,상기 헬퍼 무인 항공기가 릴레이 보안 모드로 전환되면,사용자 단말 중 커버리지 영역 내 특정 지점에 위치하는 사용자 단말을 대상으로 데이터의 보안 전송률이 최대가 되도록 보안 오프로딩을 수행하는 헬퍼 무인 항공기.

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보안 오프로딩 방법을 수행하는 헬퍼 무인 항공기에 있어서,헬퍼 무인 항공기는 프로세서를 포함하고,상기 프로세서는,합법 무인 항공기의 커버리지 영역의 상공을 비행하면서 상기 커버리지 영역 내 오프로딩 방식을 이용하는 사용자 단말이 존재하는지 여부를 확인하고,상기 오프로딩 방식을 이용하는 사용자 단말이 존재하면, 상기 헬퍼 무인 항공기와 사용자 단말 또는, 상기 헬퍼 무인 항공기와 도청 무인 항공기 간의 이격 거리를 판단하고,강화 학습 알고리즘에 상기 오프로딩 방식 및 이격 거리 중 적어도 하나를 적용하여 상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드를 전환하고,상기 헬퍼 무인 항공기의 보안 모드에 대응하여 도청 무인 항공기로부터 사용자 단말의 보안 전송률을 최대화하기 위한 보안 오프로딩을 수행하는 헬퍼 무인 항공기.