이 논문에서 우리는 분산 실시간 소프트웨어 설계방법인 CODARTS/DA(Concurrent Design Approach for Real-Time Systems/Distributed Application)를 위한 타스크 행위 명세방법을 제안한다. 각 타스크는 CODARTS/DA 모듈들, 즉, 다수 클라이언트/서버 모듈(Multiple Client/Sever Module), 단일 클라이언트/서버 모듈(Single Client/Server Module), 그룹 통신모듈(Group Comm. Module), 우선 순위 모듈등과 통신을 수행하는데, 분산환경의 동기, 비동기 문제들을 제안한 방법으로 설계 명세할 수 있다. 또한 제안된 명세방법은 C언어와 비슷한 문법구조를 제공하므로 쉽게 문서들이 구조적 프로그램으로 변환될 수있다.
본 논문에서는 ISM 대역에서 동작하는 상용화된 RF 모듈을 사용하여 근거리 통신용 송수신 시스템을 구현하고 그 특성을 측정하였다. 기저 대역 데이터를 발생시켜 RF 모듈에 연결하여 전송하고, 수신측에서는 RF 모듈에서 복조된 데이터를 오실로스코우프를 사용하여 확인하였다. 본 실험에서 사용한 RF 모듈은 424MHz부터 429MHz까지의 영역에서 동작하며, FM 방식을 사용한다. 본 대학의 산학협동관 건물내에서 측정한 결과 거리에 따른 신호 감쇠와 신호 수신 감도를 파악할 수 있었으며, 이를 이용하여 건물 내에서의 근거리 통신에 적용할 수 있음을 확인하였다.
중간 노드들에서 통신 데이터를 불법으로 획득하는 스니핑에 대한 대안으로 암호화 통신에 대한 요구가 증가하고 있다. 이를 위해 본 논문에서는 암호화 통신을 위해 블록 암호 알고리즘을 사용한 패킷 암/복호화 모듈을 제시하고, SEED 알고리즘을 이용하여 리눅스에 구현한 사례를 기술한다. 이 모듈은 기존의 네트워크와 응용 프로그램에 영향을 주지 않고 암호화 통신 기능을 제공하기 위해 IP 패킷의 헤더 정보를 변경하는 방법을 사용한다.
최근 용이한 이동성등의 장점으로 기존의 유선랜을 대체하고 있는 무선랜은 AP(Access Point)와 단말기 사이의 보안상 많은 취약성을 갖고 있다. 예를 들어, 동일한 AP에 접속한 공격자에 의해 스니핑된 패킷에서 원본 데이터를 추출 할 수 있는 문제점이 제기되었다. 본 논문에서는 무선랜 환경에서 세밀한 보안이 요구되는 서버/클라이언트 통신 시 스니핑에 의한 원본 데이터의 유출을 방지하여, 안전한 서버/클라이언트 통신이 가능한 보안 통신모듈을 설계하였다. 이 모듈을 사용할 경우 스니핑에 의해 패킷 데이터가 유출되어도 키 없이는 원본 데이터의 내용을 볼 수 없는 장점이 있다.
Plug&Play 지원 센서 인터페이스 플랫폼을 적용하면 센서모듈의 연결이 자동으로 인식되고 동작하게 된다. Plug&Play 지원 센서 인터페이스 플랫폼은 센서노드, 센서모듈, 센서 디바이스 드라이버 매너저로 구성되고 센서모듈의 디바이스 드라이버 제공 방법에 따라 로컬 인식형과 원격 인식형으로 구분된다. 센서노드와 센서모듈간의 센서 인터페이스는 다양한 인터페이스 방식을 갖는 센서모듈을 범용적으로 수용할 수 있도록 정의된다. 본 논문은 Plug&Play 지원 센서 인터페이스 플랫폼구조 및 인식모드에 대해서 기술하고, 센서노드, 센서모듈의 구조와 각 기능에 대해서 기술한다.
본 논문에서는 RF를 이용한 다용도 디지털 데이터 통신 모듈의 설계와 제작에 관하여 논하였다. RF통신에 대한 기본적인 이론과 적용범위 등을 살펴보았고, 신뢰성 있는 통신을 위해 나름의 프로토콜을 적용하였다. 통신거리 개선을 위해 전력증폭기 시뮬레이션, 안테나 임피던스 매칭에 관한 연구를 해 보았다.
무선 모듈을 사용하여 무선 데이터를 mcu모듈과 PC와의 사이에 통신을 하고자 할때는 우선 PC를 기본으로하는 시리얼 통신을 PC자체적으로 구현한 후 구현된 프로그램을 사용하여 MCU와의 통신을 시행한다. PC자체적으로 시리얼 통신을 시행코자 할때는 RS-232C를 사용하여 데이터를 교환한다. 교환된 데이터를 rf모듈을 사용 UART기반 시리얼 통신 원격제어를 MCU를 사용하여 시행한다. MCU 인터페이스 원격제어가 실현되면 통신시스템이 구현된 것이다.
본 논문에서는 현재 전 세계적으로 많은 관심이 집중되어있고, 많은 연구와 개발이 진행되고 있는 사물인터넷 시스템을 개발하였는데, 다양한 표준화 단체들 중에서 가장 많은 연구가 진행된 oneM2M 통신 프로토콜을 사용하였다. oneM2M 통신 프로토콜을 기반으로 하는 본 연구의 사물인터넷 시스템은 크게 ADN-AE 모듈과 CSE 모듈로 나눌 수 있다. AE 모듈은 다양한 서비스의 어플리케이션을 제공하거나 CSE를 관리할 수도 있다. CSE 모듈은 사물인터넷의 다양한 AE들에게 공통적으로 제공해야하는 서비스 기능들로 이루어진 플랫폼이다. CSE 모듈은 Network Manager, Message Handler, Resource Manager 모듈 등으로 구성된다. Network Manager 모듈은 oneM2M 기반 통신의 전반적인 관리와 시스템 전체의 흐름을 관장한다. Message Handler 모듈은 송수신한 모든 메시지들의 관리 및 분석을 담당하고, Resource Manager 모듈은 리소스 트리에 관한 모든 관리를 담당하도록 하였다. 리소스 트리는 관리되어야 할 오브젝트에 관한 정보를 저장한다. 각 모듈에서의 자료 흐름 및 프로토콜 매핑 등에 관해서도 설명하였다.
네트워크 파일시스템은 원격의 서비스와 자원에 대해 로컬의 그것과 같은 투명성을 제공하기 때문에 널리 사용된다. 네트워크 파일시스템을 제작하거나 수정하는 일에는 운영체제의 커널과 통신 프로토콜에 대한 고려가 필요하므로 복잡하고 많은 시간이 걸린다. 기존의 파일시스템 프레임워크를 사용할 경우 운영체제의 커널 모듈에 대한 고려는 줄일 수 있지만 여전히 통신 프로토콜에 대한 고려는 필요하다. 따라서 네트워크 파일시스템의 빠른 제작을 도와주는 네트워크 파일시스템 프레임워크가 필요하다. 본 논문은 웹서비스 프로토콜인 SOAP과, 사용자 수준 파일시스템 프레임워크인 FUSE를 이용해 사용자 수준 네트워크 파일시스템 프레임워크인 NFSF를 설계하고 구현한다. NFSF는 단일 클라이언트 모듈과 서버 상위모듈, 서버 하위모듈의 3단계 계층을 두고, 중요 파일시스템 API를 서버 하위 모듈로 바인딩한다. 통신 프로토콜을 포함한 단일 클라이언트 모듈과 서버 상위 모듈을 프레임워크에서 제공하여 네트워크 파일시스템 제작 시 서버 하위 모듈만을 제작하게 함으로써 네트워크 파일시스템 제작과정을 '로컬 저장 장치 자체에 대한 고려'로 축소시킨다.
본 논문은 소프트웨어 라디오 범용 하드웨어 USRP(Universal Software Radio Peripheral) 보드와 데이터 수집 및 분석을 위한 프로그램 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)를 이용하여 실시간으로 무선 통신 환경을 적용할 수 있는 채널 모듈을 구현하였다. 제안된 모듈은 기존에 하드웨어로 구현된 인지 무선, 주파수 간섭 분석 등의 시뮬레이터와 함께 쓰여 해당 테스트베드의 전파 환경에 대한 신뢰도를 높일 수 있다. 게다가, 통신 가능한 데이터 전송속도가 한정적이라는 기존 하드웨어 시뮬레이터의 한계를 모듈내의 설계를 통해 극복하였다. 이와 더불어 원하는 통신 시스템의 동작주파수, 안테나 출력, 송수신기 간의 거리 등의 채널 파라미터를 입력하여 보다 쉽게 통신 성능을 예측할 수 있고, 추후 새로운 시나리오 및 통신 채널을 구현할 시에 유연하게 적용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서 모듈을 이용해 시나리오에 따른 통신 성능을 성상도 및 BER을 통해 예측하였고, 이 결과를 통해 제안된 모듈을 이용한 통신 성능 예측이 가능함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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