무선 BAN은 인체를 중심으로 3m 이내에서 이루어지는 통신을 위한 기술이다. 무선 BAN은 인체 내 외부에서 의료용 서비스를 위하여 여러 개의 채널로 구성된 MICS(Medical Implanted Communication Service) 주파수 대역을 사용한다. MICS는 다중 채널 환경에서 LBT(Listen Before Talk)와 AFA(Adaptive Frequency Agile)을 사용하여 장치간의 간섭을 최소화한다. 경쟁기반의 LBT와 AFA는 데이터 전송의 안정성을 보장하지 못할 뿐만 아니라 채널 홉핑(Hopping)으로 인한 전력 소비를 야기한다. 본 논문에서는 의료용 데이터의 주기적인 특성과 전송 안정성을 고려하여 예약 기법의 채널 액세스 관리 기법을 제안한다. 여러 채널 가운데 하나의 채널을 제어 채널로 설정하고 나머지는 데이터 전송을 위한 채널로 설정한다. 코디네이터는 제어 채널에서 beacon을 전송하여 디바이스에게 데이터 채널을 할당한다. 예약방식을 통하여 채널 할당의 안정성을 확보할 뿐만 아니라 디바이스의 요구 사항에 따라 채널을 유동적으로 결합함으로써 채널의 효율성을 개선한다. 또한 제어 채널 관리 방안을 통하여 LBT 장치와 상호 운용성을 확보하고, 시뮬레이션을 통하여 예약방식의 채널 관리 방안의 효율성을 검증한다.
본고에서는 차세대 항공시스템의 핵심요소 중 하나인 항공기내 무선통신 (WAIC: Wireless Avionics Intra-Communication) 시스템의 연구동향과 이를 군용기내 무선통신 시스템에서 응용하는 방안에 대해 알아본다. 먼저 항공기 내 유선 통신네트워크 기술 동향을 살펴본 뒤, 항공기내 무선통신 시스템에 사용할 수 있는 무선 표준 기술로써 IEEE 802.11, Bluetooth, IEEE 802.15.4 등의 무선통신 기술을 소개한다. 이후 현재 논의되고 있는 항공기내 무선통신 시스템을 위한 주파수 대역과 트래픽 모델을 소개한다. 또한 현재 논의되고 있는 항공기내 무선통신 시스템을 군용으로 응용할 때 고려해야 하는 점을 소개한다.
WBAN(Wireless Body Area Network) 기술은 인체 내부 및 외부에 부착한 디바이스들을 무선으로 연결하여 통신할 수 있는 근거리 무선 통신 기술로서 IEEE 802.15.6 TG BAN을 중심으로 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층 및 응용계층 등에서 표준화가 진행되고 있다. WBAN 환경을 지원하기 위해서는 센서 노드 디바이스 뿐만 아니라 WBAN 미들웨어 및 WBAN 응용 서비스 등의 WBAN 핵심 기술의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 3G, 4G, WiFi를 통하여 환자의 생체 정보를 정확하고 신속하게 전달하기 위한 목적으로 WBAN 환경을 위한 의료용 메시지 구조를 설계하고 WBAN 게이트웨이 관리 엔진을 통하여 BN으로부터 들어온 환자의 생체 정보를 스마트폰에서 확인할 수 있는 의료용 애플리케이션을 구현하였다.
차세대 컴퓨터 중 하나인 웨어러블 컴퓨터는 BAN 영역 안에서 다양한 소형 무선 디바이스들 간의 연결을 통해 사용자에게 서비스를 제공해 주는 새로운 컴퓨팅 환경을 말한다. 네트워크 PnP는 웨어러블 컴퓨팅 환경을 조성하기 위한 필수적인 기술로서 디바이스와 서비스 발견 기능을 제공하여 BAN 내에 추가된 디바이스를 자동으로 감지하고 새로운 서비스를 웨어러블 컴퓨터 사용자들에게 제공해 주는 역할을 한다. 본 논문에서는 웨어러블 컴퓨팅 환경에 적합한 웨어러블 미들웨어를 제안하며 웨어러블 미들웨어를 구성하는 여러 컴포넌트들 중 하나인 네트워크 PnP 컴포넌트를 설계하였다.
WBAN(Wireless Body Area Network) 기술은 인체 내부 및 외부에 부착한 센서 노드를 무선으로 연결하여 통신할 수 있는 근거리 무선 통신 기술로서 IEEE 802.15.6 TG BAN을 중심으로 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층 및 응용 계층 등에서 표준화가 진행되고 있다. WBAN은 응용서비스의 종류에 따라 의료용과 비의료용으로 나눌 수 있다. 의료용 응용서비스의 경우데이터 전송 특징이 주기적이고 전송률이 상이한 의료용 센서를 사용하기 때문에 데이터 전송시 QoS를 보장하기 위하여 GTS 전송방식을 사용한다. 본 논문에서는 WBAN 환경에 적합한 MAC 프로토콜을 제안하였다. 첫 번째 WBAN 기반의 슈퍼프레임 구조와 프리미티브를 제안하였다. 두 번째 WFQ(Weighted Fair Queuing)기반의 GTS 채널 이용률 향상 알고리즘을 제안하였다. 제안한 스케줄링 방식은 i-Game(라운드로빈 스케줄링 방식)과 비교하여 채널 이용률을 향상시키는 것을 알 수 있다.
WBAN은 인체 내부 및 외부에 부착한 디바이스를 무선으로 연결하여 통신하는 근거리 무선통신 기술로 IEEE 802.15.6 TG BAN을 중심으로 물리, 데이터 링크, 네트워크, 응용계층에서 표준화가 진행되고 있다. WBAN 기술은 전력제한 및 생체특성을 반영하여 센서와 지그비 디바이스를 사용하여 에너지 효율적으로 구성한다. 무선 센서 네트워크는 다수의 센서노드와 센서노드가 전송하는 센싱 데이터를 수집하는 싱크노드로 구성된다. 센서노드는 넓은 지역에 정해진 형태없이 배치되어 프로토콜에 의해 자가구성 능력을 가진다. 본 논문에서는 WBAN 환경에서 적용되고 있는 ZigBee 무선 통신 환경의 주소 지정방식과 라우팅 알고리즘의 성능을 향상시키기 위한 새로운 좌표 값 알고리즘을 제안하였다. 기존 Cskip 알고리즘을 이용한 분산 주소 할당 기법의 낭비되는 주소공간의 문제를 해결하기 위해 (x,y,z) 3개의 좌표 축을 제안하여 16bit 주소공간을 분할하여 사용한다. 각 노드에서 라우팅 시 좌표 값을 이용하여 적은 비트별 연산이 수행되며 멀티 홉을 감소시킬 수 있다. 이에 대한 성능 분석으로 제안한 알고리즘은 수학적 분석 모델을 사용하였고 ZigBee 무선 통신 환경의 계층적 라우팅에서 사용하는 경로 벡터를 사용하여 센서 노드의 멀티 홉 카운트 결과를 도출하였다. 수학적 분석 결과 ZigBee 분산 주소 할당 기법과 기존 알고리즘에 비해 평균 멀티 홉의 수가 감소함으로써 에너지 효율이 향상됨을 입증하였다.
버튼입력식 도어락은 물리적인 열쇠가 사용하지 않고 기능에 비하여 저렴하기 때문에 정문이나 사무실 문의 개폐를 제어하기 위하여 많이 사용되어진다. 그러나 사용자의 기억에 의존하기 때문에 비밀번호를 잊기 쉽고 하나의 비밀번호를 계속 사용할 때 보안을 유지하기 어려운 단점이 있다. 이 논문에서는 이를 해결하기 위하여 비접촉식 근거리 무선통신을 통하여 획득한 사용자 데이터를 이용한 도어락 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 스마트폰에 있는 비접촉식 근거리 무선통신 태그를 이용하여 도어락의 개폐를 제어한다. 구현된 시스템은 비밀번호를 사용하지 않고 도어락을 제어할 수 있는 장점이 있다.
MBAN(Medical Wireless Body Area Network)은 인체 내부에 이식한 장비를 인체 외부에서 모니터링하는 인체 이식형 의료 분야와 인체 표면이나 $3{\sim}5$미터내 인체의 주변에서 일어나는 신체 부착형 의료분야로 정의할 수 있다. 본 고에서는 기존 MBAN으로 사용하고 있던 무선장비들에 대한 각국의 기술 개발 동향을 분석하였으며, 인체 내부와 외부에서의 가장 큰 특성인 인체 전파 특성에 대해서도 분석해 보았다. 그리고 IEEE에서 표준화 작업중인 WBAN(Wireless Body Area Network)의 개념과 추진 상황과 더불어 현재 검토 중인 주파수 대역에 대해서 분석하였다.
최근 항공기내 전자장비 간의 유선 하네스를 무선 네트워크로 대체하고자 하는 많은 연구가 항공 산업체를 중심으로 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 항공기내 무선 네트워크의 핵심 기반 기술을 검증하고 각 계층 기술을 효율적으로 통합 할 수 있는 이벤트 기반 시뮬레이터(ES-WAIC; Event-Based Simulator for Wireless Avionics Intra-Communications)를 개발하였다. ES-WAIC은 상위의 실시간 제어 응용 개발자와 네트워크 계층 개발자의 코드 가독성을 증대시키기 위하여 개발되었다. 특히, 실질적인 저전력 무선 임베디드 네트워크의 이벤트 기반 언어 방식을 구현하여 임베디드 시스템에 적용 할 수 있는 이식성과 호환성을 증가시켰다. ES-WAIC은 4.4GHz대역에서의 항공기내 무선통신 채널 모델링, PHY, MAC, Network, Application을 포함한 전반전인 계층이 구현되었다.
u-Health는 최근 기술이며 의료 진단과 건강관리를 위한 새로운 방법론이다. 그러나 이를 실현하려면 몇 가지 기술적 장벽들(이동성, 소형화, 배터리 수명 문제 등)을 넘어서야 한다. 본 논문에서는 u-Health 서비스에 적합한 스마트폰용 스펙트럼 측정 시스템을 개발하였다. 실험 결과 기존 솔루션에 비해 무선이면서 크기가 매우 작지만 성능 면(재현성 비교실험에서 Spectrum, Calibration Curve, Prediction)에서 거의 일치한다는 것을 확인하였다. 따라서 개발된 솔루션은 u-Health 분야에서 널리 활용되어질 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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