인트라넷 환경에서의 공장자동화를 위한 센서 망 실시간 트래픽 성능 평가

Performance Analysis of Sensor Network Real-Time Traffic for Factory Automation in Intranet Environment

제조공정 내의 센서 및 계장기기로 부터의 실시간 데이터를 웹 상에서 제공하기 위해 XML(eXtensible Markup Language)에 기반한 통신 서비스 모델을 제안하였다. HTML(Hyper Text Markup Language)은 웹상에 비실시간 멀티미디어 데이터를 표현하는 데는 적합하나 제조 공장에서 발생되는 실시간 데이터를 표현하는 데는 적합하지 못하다. 인트라넷 환경에서 프로세스 데이터의 XML 기반 웹 서비스 적용을 위해 시스템 설계 기준을 제공을 목적으로 통신 서비스의 실시간 성능에 대해 평가하였다. 데이터 표현을 위한 XML스키마를 제안하고 메시지 길이 증가로 인한 전송 지연과 원 데이터를 정의된 XML 표현으로 변환하는 과정에서 발생하는 처리 지연의 측면에서 시뮬레이션에 의해 성능을 평가하였다. 시뮬레이션에서 XML로의 변환 기능을 수행함에 있어 두 가지 형태의 구현 구조를 가정하였다. 하나는 데이터의 변환이 데이터가 계측기에서 SCC(Supervisory Control Computer)로 전송된 이후 SCC에서 수행되는 구조이고 다른 하나는 데이터가 SCC로 전송되기 전에 계측기에서 변환 과정이 수행되는 구조이다. 두 구조 각각에 대해 20%, 50%, 80%의 부하와 6종의 메시지 길이의 조건 각각을 변화시키면서 성능을 평가하였다. 실험 결과는 Ethernet 100BBaseT 네트워크에서 총 트래픽이 7 Mbps 이하인 시스템에서 적용이 가능함을 보여 주었다.

In order to provide real-time data from sensors and instruments at manufacturing processes on web, we proposed a communication service model based on XML(eXtensible Markup Language). HTML(Hyper Text Markup Language) is inadequate for describing real-time data from manufacturing plants while it is suitable for display of non-real-time multimedia data on web. For applying XML-based web service of process data in Intranet environment, real-time performance of communication services was evaluated to provide the system design criteria. XML schema for the data presentation was proposed and its communication performance was evaluated by simulation in terms of transmission delay due to increased message length and processing delay for transformation of raw data into defined format. For transformation of raw data into XML format, we proposed two structures: one is the scheme where transformation is done at an SCC(Supervisory Control Computer) after receiving real-time data from instruments. the other is the scheme where transformation is carried out at instruments before the data are transmitted to the SCC. Performances of two structures were evaluated on a testbed under various conditions such as six packet sizes and offered loads of 20%, 50% and 80%, respectively. Test results show that proposed schemes are applicable to the systems in Ethernet 100BaseT network if total message traffic is less than 7 Mbps.