본 논문에서는 우선 망 및 단말기의 기술에 초점을 맞추고 무선장치에서 가능한 프로그래밍 기술 및 무선인터넷 플랫폼 기술동향을 살핀다. 이러한 접근을 통하여 급변하는 무선인터넷 기술동향분석을 비교적 안정적이고 합리적으로 접근할 수 있다. 그리고 우리나라가 선도할 수 있는 표준화 대상과제를 도출하고 향후 표준화 전략을 수립하기 위한 국내 및 국제 표준화 동향 등을 살펴보고 향후 추진방향을 제시하고자 한다.
네트워크 리프로그래밍은 센서 필드에 배치된 센서 노드들의 효율적인 유지 보수를 위해 코드 업데이트와 오류 수정을 원격으로 수행할 수 있도록 하는 기술이다. 센서 노드들 간에 소량의 데이터를 전달하는 일반적인 무선 센서 네트워크 통신과는 달리 네트워크 리프로그래밍에서는 대용량 데이터의 신뢰성 있는 전달이 요구된다. 기존의 네트워크 리프로그래밍 기법은 신뢰성 있는 데이터 전달을 위해 데이터 손실 발생 시 복구를 위한 비용이 많이 들며 이로 인한 에너지 소모가 급증하는 문제점을 안고 있다. 본 논문에서는 센서 네트워크에 적합한 클러스터 기반의 리프로그래밍 기법을 제안한다. 센서 필드를 클러스터로 나누고 각 클러스터에 대표 노드를 선정하여 중복 전송과 불필요한 경쟁을 최소화함으로써 에너지 소모를 줄인다. 또한 테이블을 이용하여 노드들의 상태 정보를 통해 정확한 오류 복구를 수행함으로써 신뢰성을 높이고 있다.
무선 센서 네트워크에서 배치된 노드의 기능을 변경하거나 갱신하기 위해 노드의 소프트웨어 코드를 업데이트하는 재프로그래밍 동작은 필수적이다. 본 논문은 무선 센서 네트워크에서 노드의 재프로그래밍을 목적으로 노드의 전송에너지를 최소화하는 최적화 알고리즘을 제안한다. 또한 네트워크의 수명을 오래 유지하기 위해 전체 노드의 에너지 소모를 균형있게 유지하도록 알고리즘을 설계한다. 본 논문에서는 많은 수의 노드가 배치된 무선 센서 네트워크에서 전송에너지의 최소화와 에너지 소모의 균형화를 위해 새로운 이웃해 생성방식을 가진 타부서치 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 적정한 수행 시간 내에 최적의 결과를 도출하도록 설계되었다. 제안된 타부서치 알고리즘의 성능은 노드의 전송에너지와 남은 에너지, 알고리즘 수행시간 측면에서 평가되었으며, 성능 평가 결과에서 이전의 방식에 비해 우수한 성능을 보였다.
요즘 우리는 인터넷이라는 디지털 혁명 속에 살고 있으며 그 영향력은 과거 산업혁명과 비교할 수 없을 정도로 산업 전반에 걸쳐 확산되고 있다. 조선 산업도 예외는 아니며, 각 조선소들도 인터넷 환경에 맞춰 생산 시스템을 구축하고 있다. 하지만 조선 산업은 그 업무의 특성상 생산을 계획, 관리, 통제하는 그룹과 생산 자체를 시행하는 그룹간의 양분이 뚜렷하여, 이를 통합한 전산 시스템을 구축하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 무선 인터넷 프로그래밍을 활용하여 XML 기반의 무선 PDM 시스템을 구현함으로써, 조선소 업무 특성상 구현하기 힘든 제작, 관리, 생산 부문을 통합하는 작업흐름 관리 시스템 구축의 가능성을 제시하였다.
대부분의 무선 센서 네트워크를 활용한 어플리케이션에서는 네트워크를 설치한 후 언제까지 작동해야 하는 지를 나타내는 목표 수명(target lifetime)을 가진다. 하지만 무선 센서 네트워크는 많은 경우에 각 센서 노드들이 배터리를 이용하여 작동하기 때문에 목표 수명을 만족시키는 것은 쉬운 문제가 아니며 이를 달성하기 위해서는 에너지 효율적인 라우팅 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크의 목표 수명을 만족시키기 위한 라우팅 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 선형 프로그래밍(Linear Programming)을 이용하여 에너지 효율적인 경로를 찾는 동시에 감지 비율(sensing rate)을 조절함으로써 무선 센서 네트워크의 목표 수명을 만족시킨다. 시뮬레이션을 통해 제안한 기법의 성능을 다른 기법들의 성능과 비교한다.
본 논문에서는 USN(Ubiquitous Sensor Network) 환경에서 많이 활용되는 운영체제로 국내외 많은 연구기관, 대학, 기업체에서 활용하고 있는 TinyOS와 지능형 무선센서에 대해서 살펴보고, 이를 제어하기 위해 활용되는 nesC 프로그래밍 기법 및 특성을 살펴보았다.
센서 네트워크에서의 네트워크 리프로그래밍은 무선 통신을 통해 센서 노드에서 수행되는 소프트웨어를 변경하는 것으로서, 이를 사용하면 센서 네트워크를 구성하는 수백 개 혹은 수천 개의 노드들의 소프트웨어를 효과적으로 변경시킬 수 있다. 현재 네트워크 리프로그래밍을 위해 XNP, MNP. MOAP, Deluge, Mate 및 Incremental 기법 등이 제안되어 왔지만 아직 만족할만한 방법은 찾아보기 힘든 실정이다. 본 논문에서는 멀티홉을 지원하는 Deluge에 Incremental 기법을 통합하여 효율적인 리프로그래밍 기법을 구현하였다. 제안된 기법은 TinyOS 1.1.14 버전에 구현되었으며, 이를 통해서 네트워크 리프로그래밍을 위해 요구되는 패킷의 수와 소요시간을 크게 단축시킬 수 있다. 또한 센서 노드에서 패킷 전송에 따른 전력소 모가 가장 큰 점을 고려할 때 본 연구에서 제안하는 방식을 사용하면 센서 노드의 전력소모량도 크게 감소시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
무선 이동통신 기술과 하드웨어 기술 등의 발전과 멀티미디어 처리기술의 발전에 따라 개인 맞춤형 e-Learning서비스가 필요하다. 특히 처음 프로그래밍을 접하는 학습자에게 개인 맞춤형 e-러닝 콘텐츠는 반드시 필요하다. 즉 프로그램 개발 능력을 학습하기 위해 많은 반복적인 실습이 요구되며, 학습자 개인에 따라 다양한 학습 효과를 보여주기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 프로그래밍을 처음 배우는 학습자에게 적합한 개인 맞춤형 서비스를 가능하게 하면서, 프로그래밍이 수행되는 과정을 시뮬레이션 형태로 보여주어 학습 효과를 극대화할 수 있는 e-러닝 콘텐츠를 개발하였다.
인지 무선통신 네트워크는 현재까지 폭넓은 커뮤니티 중심의 오픈소스의 형식으로 연구되고 있으며, 프로그램이 가능한 플랫폼 기반의 연구 성과라는 생각에 대한 잠재적인 기대치는 매우 높다. 하지만, 이러한 무선 플랫폼의 확산과 지원하는 소프트웨어의 오픈소스적인 특성 또한 그 위험성이 매우 높다고 할 수 있다. 사용자간 (peer-to-peer) 소프트웨어가 한 때 오용되었던 것처럼, 개별 프로그래머가 저렴하고 쉽게 널리 보급할 수 있는 인지 무선통신 플랫폼을 개발하여 대중적으로 악용할 수 있는 가능성이 매우 큰 것이다. 이렇게 되면 차세대 무선 통신의 새로운 연구로 얻을 수 있는 이익 보다 인지 무선통신 디바이스를 재프로그래밍하여 통신법규를 어기거나 적대적으로 악용할 수 있는 부정적인 영향이 오히려 심각해 질 수 있다. 본 고에서는 이러한 인지 무선통신 네트워크의 보안 문제를 살펴보고, 효과적인 대체방안에 대하여 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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