전자공학회논문지SC (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

공장 환경에서의 무선 제언 시스템을 위한 센서네트워크의 동적 스케줄링 기법에 대한 연구

Dynamic Scheduling Method of Wireless Control System in Factory Environment

  • 이정일 (금오공과대학교 전자공학부) ;
  • 김동성 (금오공과대학교 전자공학부)
  • Lee, Jung-Il (School of Electronic Engineering, Kumoh National Institute of Technology) ;
  • Kim, Dong-Sung (School of Electronic Engineering, Kumoh National Institute of Technology)
  • 발행 : 2008.03.25
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초록

본 논문에서는 근거리 저속 무선 기술인 IEEE 802.15.4 이용한 무선 제어 시스템의 구현을 위해 동적 스케줄링 및 전송 기법을 제안하였다. 제안된 스케줄링 기법은 공장 환경에서 주어진 시간 구간 내에 실시간 혼합 데이터(실시간 주기 데이터, 긴급 데이터, 비실시간 메시지 데이터)를 효율적으로 처리하는 기능을 제공한다. 이를 위하여 IEEE 802.15.4의 슈퍼프레임의 구조적 특징을 응용하여 실시간 혼합 데이터의 효율적인 전송을 위한 동적 스케줄링 기법을 설계했다. 제안된 기법은 실시간 및 비실시간 데이터간에 독립적인 처리 알고리즘을 적용하기 때문에 전체적인 제어 네트워크의 성능 향상을 가져올 수 있다. 제안된 알고리즘의 효용성을 증명하기 위하여 OPnet Modeler 기반의 IEEE 802.15.4 시뮬레이션 모델을 구현하고 주어진 주기 및 긴급 데이터를 이용하여 제안된 기법이 실시간성 향상에 기여함을 보였다.

In this paper, a dynamic GTS scheduling method based on IEEE 802.15.4 is proposed for wireless control system. The proposed method can guarantee a transmission of real-time periodic and sporadic data within the time frame in factory environment. The modified superframe of IEEE 802.15.4 was used to the dynamic scheduling method of real-time mixed traffic(periodic data, sporadic data, and non real-time message). By separating CFP and CAP properly, the sporadic and non real-time messages are transmitted effectively and guarantee real-time transmission within a deadline. The simulation results show the improvement of real-time performance of periodic and sporadic data.

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참고문헌

  1. Willig, A, Matheus, K. and Wolisz, A. "Wireless technology in industrial network" Proceedings of the IEEE, Vol. 93, Issue 6, 2005
  2. Koumpis, K. et al. "Wireless industrial control and monitoring beyond cable replacement. International Conference on PROFIBUS", 2005
  3. Maury, M. "Realtime communications over IEEE 802.11e in industrial environments" Master's thesis, RIT, Sweden, 2005
  4. Willig, A. "Investigations on MAC and link layer for a wireless PROFIBUS over IEEE 802.11", PhD. thesis, TU Berlin, Germany, 2002
  5. Willig, A. "An architecture for wireless extension of PROFIBUS", The 29th Annual Conference on Industrial Electronics Society, Vol. 3, pp.2369-2375, 2003
  6. Lee, S., Lee, K. C. Lee, M. H. Harashima, F., "Integration of mobile vehicles for automated material handling using Profibus and IEEE 802.11 networks", IEEE Transs. on Industrial Electronics, Vol. 49, Issue 3, pp. 693-701, 2002 https://doi.org/10.1109/TIE.2002.1005397
  7. Rauchhaupt, L."System and device architecture of a radio based fieldbus-the RFieldbus system", IEEE International Workshop on Factory Communication Systems, pp.185-192, 2002
  8. Haehniche, J., Rauchhaupt, L., "Radio communication in automation systems: the R-fieldbus approach", IEEE International Workshop on Factory Communication Systems, pp. 319 - 326, 2000
  9. Mahlknecht, S., "Virtual wired control networks: a wireless approach with Bluetooth", Africon Conference in Africa, 2002, IEEE AFRICON. 6th Vol. 1, 2-4 pp. 269 - 272, 2002
  10. IEEE 802.15.4 Standard-2003, "Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)", IEEE-SA Standards Board, 2003
  11. Park, H.S., Kim, Y.H., Kim, D.S. and Kwon,W.H., "A Scheduling Method for Network Based Control Systems", IEEE Trans. on Control System Technology, Vol.10, pp.318-330. 2002 https://doi.org/10.1109/87.998012
  12. F. De Pellegrini, D. Miorandi, S. Vitturi, and A. Zanella, "On the Use of Wireless Networks at Low Level of Factory Automation Systems," IEEE Trans. on Industrial Informatics, pp. 129-143, Vol. 2, No. 2, 2006 https://doi.org/10.1109/TII.2006.872960