지그비통신 기술은 많은 전자통신시스템에 응용되고 있다. 본 논문은 지그비통신 기술을 이용한 임베디드 시스템개발에 관한 것이다. 본 논문에서 개발한 시스템은 지그비통신을 주문 시스템에 적용한 것이다. 그리하여 종업원에게서 혹은 계산대에서 주문하는 단계를 줄였다. 주문 단계가 줄어들었기 때문에 주문을 하면서 발생할 수 있는 실수를 줄였으며, 시간을 단축할 수 있게 되었고 이로 인해 손님이 붐비는 시간에 주문이 지연되는 것을 방지하였다. 또 주문과 결제가 개발된 프로그램 안에서 일괄 처리되며, 매출현황이 Database로 저장되어 따로 정리할 필요가 없게 되었다.
사물인터넷(Internet of Things) 환경의 사물들은 네트워크를 통해 정보를 교환하여 다양한 서비스가 이루어진다. 사물인터넷을 구성하는 WSN(Wireless Sensor Network)은 무선 센서 노드를 물리적인 공간에 배치하여 구성된 네트워크로 사물의 식별, 센싱, 통신 등의 기술이 더해져 다양한 목적으로 운용된다. 대표적으로 저가 저전력 장치들로 구성된 지그비(Zigbee) 네트워크는 지역 모니터링 및 원격 장치제어에 활용된다. 다양한 WSN으로 구성된 사물인터넷은 네트워크 간 통신 규약 및 데이터 표현이 상이하여 상호운용에 제약이 있지만 실시간 통신 미들웨어 표준인 DDS(Data Distribution Service)를 통해 이질적인 네트워크 간 상호연결 및 정보교환이 가능하다. 본 논문은 지그비 네트워크와 사물인터넷의 다른 네트워크 간 양방향 데이터/이벤트/서비스 연동을 위한 지그비 어댑터 설계를 다룬다. DDS 기반의 지그비 어댑터는 지그비 표준을 따라 지그비 네트워크와 통신하고 다양한 구성요소 간 유기적인 동작으로 지그비 네트워크와 사물인터넷의 다른 네트워크 간 상호운용을 가능케 한다.
본 논문에서는 지그비를 이용한 이동 로봇의 자율주행의 선행 연구로서, 메시 네트워크가 가능한 Zigbee Pro 표준안을 지원하는 CC2520을 기반으로 한 지그비 모듈을 개발하였다. 제작 후 성능 개선의 방법으로 지그비 무선 주파수 대역에 맞는 안테나를 네트워크 분석기를 이용하여 선택하였다. 또한 지그비 모듈의 임피던스 매칭을 실행하여 무선 통신의 가능한 송 수신 거리를 늘렸으며, 통신의 안정성을 확보하였다.
최근 무선 통신 기술의 발전으로 무선 매체를 통한 다양한 서비스가 활발해지고 있다. 그 중 블루투스를 기반으로 하는 스마트 폰 어플리케이션 시장이 증가하고 있다. 블루투스는 근거리 무선 네트워킹 기술로서 무선이라는 요소와 빠른 전송속도라는 요소를 갖추고 있다는 장점이 있는 반면, 높은 전력소모와 다채널의 갯수 제한 등과 같은 단점이 존재한다. 이러한 블루투스의 단점을 보완하여 부상되고 있는 것이 지그비(Zigbee) 무선통신기술이다. 지그비는 블루투스나 와이파이 등의 기술보다도 저전력, 저가격, 다채널, 브로드캐스팅, 사용의 용이성을 지원하고 있다. 본 논문에서는 센서와 스마트 폰 사이의 무선통신기술로서 지그비를 이용하여서 근거리 무선 네트워크 시스템을 설계하여서 블루투스에 비해 낮은 전력소모와 다채널의 지원을 이용하여 다수의 다양한 센서를 스마트 폰과 근거리에서 실시간으로 무선 네트워크를 제어할 수 있는 시스템을 설계하였다.
지그비 얼라이언스(ZigBee Alliance)가 9월 28일 서울 메리어트 호텔에서 '지그비 얼라이언스 오픈 하우스'를 갖고, 그 동안의 지그비 개발 성과를 발표했다. 이 자리에서는 지그비 관련 플랫폼이나 단말 개발 동향이 소개됐으며, 아울러 5층에서는 관련 업체들의 제품 전시가 이뤄졌다. 별도 마련된 전시장에는 국내 코윈(Korwin)과 레이디오펄스.TSC 시스템즈.TTA 외 프리스케일.엠버.TI.ST마이크로.텍트로닉스.오키.마이크로칩.크로스보우.Atmel 등 20개사가 참여했다.
Wireless Personal Area Network 기술 중 하나인 지그비는 네트워크를 구성할 때 기본적으로 모든 채널에 대해 에너지를 측정한 후 이를 바탕으로 채널을 선택하는 방법을 사용한다. 지그비가 사용하는 주파수 대역인 ISM Band는 특별한 라이센스 없이 누구나 사용할 수 있는 주파수 대역이므로 다양한 간섭 요인들이 존재하게 되며, 이 간섭 요인들 중 지그비의 통신 성능에 가장 큰 영향을 미치는 것은 무선랜으로 알려져 있다. 본 논문에서는 무선랜의 채널 사용 패턴을 사전정보로 활용하여 지그비 채널 선택 과정을 효율적으로 수행할 수 있는 알고리즘을 제안하고자 한다. 제안된 알고리즘에 의하면 지그비 채널 선택 시 일부 지그비 채널에 대해서만 측정하여도 되므로 지그비 네트워크 구성 시 채널 선택에 소요되는 시간을 단축할 수 있게 된다.
무선랜 (WLAN)과 지그비 (Zigbee)는 동일한 2.4GHz대의 비면허 주파수 대역(ISM-Band)을 사용하기 때문에 네트워크 간의 주파수 간섭이 발생한다. 더욱이 지그비의 경우 무선랜의 채널과 중첩되지 않는 채널은 단 두 개 채널에 불과하기 때문에 무선랜의 주파수 간섭을 받을 경우 통신 지연 시간의 증가가 불가피 하다. 이에 본 논문에서는 지그비와 무선랜 간의 주파수 간섭으로 인해 발생하는 통신 지연 시간 최소화를 위한 빠른 채널 변경 알고리즘을 제안한다. 이와 더불어 제안 알고리즘의 성능 분석을 위해 모의실험을 수행하였고, 그 결과 제안 알고리즘의 통신 지연 시간이 감소됨을 확인하였다.
최근 무선통신, MEMS 소자, 센서 및 베터리 분야의 발전은 저가, 저전력 다기능 소형 센서 노드를 가능하게 한다. 다수의 소형 센서 노드는 무선 통신을 통해 센서 네트워크를 형성한다. 센서 네트워크는 전통적인 센서를 통해 중요한 개선을 나타내며 지그비 무선 이미지 전송에 대한 연구는 산업과 과학 분야에서 주요 연구 테마가 되고 있다. 본 논문에서는 지그비 무선 이미지 센서 노드와 멀티미디어 모니터링 서버 시스템을 디자인하였다. 구현된 시스템은 임베디드 프로세서, CMOS 이미지 센서, 이미지 획득 및 처리부, 지그비 RF 모듈, 전력공급 및 원격 모니터링 서버 시스템으로 구성된다. 앞으로 지그비 무선 이미지 센서 노드 및 모니터링 서버 시스템의 성능을 개선하고 에너지 효율적인 지그비 무선 이미지 전송 프로토콜과 모바일 네트워크와의 연동에 대한 연구를 진행할 예정이다.
AMI환경에서 댁내 전력정보표시장치가 코디네이터로서 지그비 네트워크를 운용할 수 있도록 모듈 형태의 지그비 모뎀을 개발함에 있어서, 스마트 에너지 프로파일 기반의 지그비 통신 어플리케이션 펌웨어와 무선으로 송수신한 정보를 IHD에 전달하기 위한 UART 프로토콜을 설계하였다. 실제 제주실증단지의 가옥에서 시험한 결과, 정상 동작하는 것을 확인할 수 있었다.
지그비는 무선 센서 네트워크 상에 최적화된 무선통신기술이다. 이러한 지그비를 기반으로 위치인식 시스템에 활용되고 있다. 본 논문에서는 ZigBee를 이용한 모바일 정보 시스템을 구현한다. 구현된 시스템은 모바일 단말기용 소프트웨어 개발과 리더기용 소프트웨어로 구분된다. 이를 활용하는 하드웨어 기술은 기 개발된 시스템을 활용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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