XEN 가상화 플랫폼기반 MFD(Multi-Function Display)를 지원하는 통합내비게이션시스템 = K-INS

국문 초록 (Abstract)

현재, ECDIS(Electronic Chart Display and Information System), RADAR(Radio Detection And Ranging), AIS(Automatic Identification System) 등의 선박용 통합내비게이션시스템(Integrated Navigation System) 응용프로그램은 일반적으로 서로 다른 하드웨어와 운영체제에서 운영된다. 즉, 선박용 통합내비게이션시스템을 운영하기 위해서는 각 항해용 애플리케이션마다 별도의 하드웨어가 필요하다. 본 논문에서는 XEN 가상화 플랫폼의 게스트 도메인(Guest Doamin/DomU)을 이용하여 MFD(Multi Function Display)를 지원하는 통합내비게이션시스템의 구조를 제안했다. 제안한 XEN 가상화 기반 통합 내비게이션시스템은 선박 내 항법장비에 대한 디지털 인터페이스 표준인 IEC61162-450/460 네트워크를 기반으로 한다. 또한, 우리는 제안한 XEN 가상화 플랫폼 기반 통합내비게이션시스템 구조를 IEC61162-450/460 네트워크 표준인터페이스를 기반으로 MFD를 지원하도록 설계 및 구현했으며, 설계된 XEN기반 통합내비게이션시스템을 검증하기 위해 GPS 및 AIS 데이터와 같은 다양한 센서 데이터를 생성하는 시뮬레이터를 설계했다. 결과적으로, 설계된 시뮬레이터를 기반으로 통합내비게이션시스템의 기능테스트를 수행했으며, 제안한 XEN 가상화 플랫폼 기반의 통합내비게이션시스템이 안정적으로 운영되는 것을 확인했다. XEN 가상화 플랫폼 기반 통합내비게이션 구조의 장점은 시스템의 백업 및 복구가 용이하고 시스템의 설계비용을 절감 할 수 있으며, 하드웨어 자원을 최대로 활용할 수 있다는 장점이 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Currently, INS(Integrated Navigation System) applications for ships such as ECDIS(Electronic Chart Display and Information System), RADAR (Radio Detection And Ranging), and AIS(Automatic Identification System) have generally been operated in different hardware and operating systems i.e., in order to operate an integrated navigation system for ships, a separate hardware is required for each navigation application. In this study, we proposed the structure of integrated navigation system that supports MFD(Multi-Function Display) using the guest domain(DomU) of XEN hypervisor platform. The integrated navigation system centered on XEN virtualization is based on IEC61162-450/460 network which is the digital interface standard for navigational equipment within a ship. In addition, we have designed and established an integrated navigation system that supports MFD based on the XEN hypervisor and IEC61162-450/460. In order to verify the proposed system, we designed a simulator that generates various sensor data such as GPS(Global Positioning System) and AIS data. We then performed functional testing of the integrated navigation system based on the designed simulator and confirmed that the integrated navigation system based on the proposed XEN virtualization platform operates reliably. The advantages of the INS system based on the XEN hypervisor platform is that it is easy to backup and restore the system, reduced design cost of the system, and maximize the use of hardware resources.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 연구배경 및 관련연구
• 3. XEN기반 통합내비게이션시스템(INS) 설계
• 4. 구현 및 시뮬레이션
• 5. 결론
• References

참고문헌 (Reference)

• 1 Hwang, J. Y., "Xen on ARM: System virtualization using Xen hypervisor for ARM-based secure mobile phones" 257-261, 2008
• 2 Barham, P., "Xen and the art of virtualization" 37 (37): 164-177, 2003
• 3 Masrur, "VM-based real-time services for automotive control applications" 218-223, 2010
• 4 Weintrit, A., "The Electronic Chart Display and Information System (ECDIS): An Operational Handbook" CRC Press 2009
• 5 Lee, M., "Supporting soft real-time tasks in the xen hypervisor" 45 (45): 97-108, 2010
• 6 National Marine Electronics Association, "Standard for Interfacing Marine Electronic Devices. NMEA 0183 Version 3.01"
• 7 Li, Peng, "Selecting and using virtualization solutions:our experiences with VMware and VirtualBox" 25 (25): 11-17, 2010
• 8 Ongaro, D., "Scheduling I/O in virtual machine monitors" 1-10, 2008
• 9 Xi, S., "RT-Xen:Towards real-time hypervisor scheduling in Xen" 39-48, 2011
• 10 Menon, A., "Optimizing network virtualization in Xen" 2006
• 11 Cordeiro, T. D., "Open source cloud computing platforms" 366-371, 2010
• 12 Krile, S., "NMEA communication standard for shipboard data architecture" 60 (60): 68-81, 2013
• 13 Lee, S. M., "Fine-grained i/o access control of the mobile devices based on the xen architecture" 273-284, 2009
• 14 Rossier, D., "EmbeddedXEN: A Revisited Architecture of the XEN hypervisor to support ARM-based embedded virtualization" 2012
• 15 Gu, Z., "Design and implementation of an automotive telematics gateway based on virtualization" 53-58, 2012
• 16 Endo, P. T., "A survey on open-source cloud computing solutions" 71 : 3-16, 2010