본 논문은 유비쿼터스 센서 네트워크와 이동로봇에 내장된 회전 센서를 이용하여 실내에서의 이동로봇에 위치를 인식하고 이를 바탕으로 인터넷을 통한 원격제어 시스템 개발을 제안한다. 사용한 USN(Ubiquitous Sensor Network)은 ZigBee 기반으로 위치 인식 엔진을 탑재하고 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 신호를 사용하여 노드간의 거리를 측정한다. 본 논문에서는 노드 간의 정확한 거리 정보를 얻고 이를 바탕으로 위치를 추정하기 위해 실험 입 출력 데이터를 가지고 퍼지 모델을 구하였고 거리의 오차를 수정하였다. 또한, RSSI 값의 부정확으로 인한 위치 인식의 오류를 보정하기 위해 이동로봇에 내장된 회전 센서를 이용하여 이동로봇의 좌표를 구하고 이를 위치 좌표의 보정에 사용하여 위치 인식의 정확성을 개선하였다. 제안된 방법에 의한 위치 인식을 기반으로 인터넷을 통한 원격제어 시스템을 개발하였다. 제안된 방법이 USN에 의해 추정된 위치 정보만을 사용하는 경우보다 정확하게 이동로봇의 위치를 추정하고 인터넷을 통한 원격 주행이 가능함을 보였다.
홈 네트워크는 사용자에게 많은 정보서비스를 제공하여 준다. 특히, 다양한 센서 데이터를 활용함으로써 그 서비스의 종류와 질을 풍부하게 한다. 하지만 홈네트워크는 현재 멀티미디어 서비스에 집중함으로써 그 서비스의 활용폭을 스스로 제한하고 있는 실정이다. 특히 댁내 통신망에 집중함으로써 실내의 여러 가전기기를 제어하는 데는 많은 성과를 얻고 있으나 실외의 여러 기기를 제어하는 데는 큰 성과가 나오지 않고 있다. 실외의 여러 기기는 실내의 가전기기와 다르게 특정 기능을 강조하는 형태로 구성되는 경우가 많기 때문에 여러 기능을 가진 센서보다는 한 두가지 기능을 가진 센서를 활용하여 시스템을 구성하면 되기 때문에 실내에서 센서 노드를 사용하는 것보다 훨씬 경제성도 높다고 할 수 있다. 본 논문에서는 현재 가장 많은 사용 목적을 가진 여러 가지 기능 중 동작 센서를 선택하여 이를 활용할 시스템으로 주차장 관리 시스템을 선택하여 이를 홈 네트워크에 접목하여 구현하여 보았다.
USN(Ubiquitous Sensor Network)환경의 일반적인 노드는 메시지 전달을 위해서 무선기반의 통신 체제를 사용한다. 그래서 제한된 전원을 고려하고 원거리의 불특정 노드와 통신하려면 다수의 홉 플러딩이 필요하다. 그러나 불특정 노드가 사용자의 가시권 반경에 밀집해 있는 경우 무선 기반의 플러딩은 대안으로서 부족한 점이 있다. 그러한 상황에서는 어둠 속에서 열쇠를 찾기 위해 플래시를 비추는 것처럼, 좀 더 직접적이고, 비접촉인 근거리의 메시지 전달 방식이 필요하다. 본 연구는 다음의 2단계 방법을 통해 이를 해결한다. 첫 번째 단계로 텍스트 메시지를 컬러 코드화할 두 가지 부호화 방안을 제안한다 두 번째 단계에서는 근거리에서 다양한 LED(light-emitting diode) 색 신호를 송수신할 하드웨어 모듈을 개발한다. 실험은 특정 색 광소자를 기준으로 거리와 빛의 입사 각도를 고정한 상태에서 진행하였다.
This paper proposes a model of the real time monitoring system based on Ubiquitous Sensor Network (USN) for the detection and prediction of landslides. For this purpose, the real time monitoring system with tilting sensor and USN was set up and the performance was conducted. The performance was accomplished by conducting both field examinations and the experimental evaluation of the monitoring system. The results of this study show that the movements detected by the sensor module coincide with the actual displacement of field and the data measured from the sensor modules through USN transfer to the monitoring system without errors.
최근에 정부는 IT839 전략을 발표하여 IT산업의 새로운 서비스 도입과 신규 수요 창출에 역량을 집중하고 있으며, 신규 서비스로서 RFID/USN도입을 강력히 추진[1][2]하고 있다. 또한 최근에 RFID/USN 활성화를 위한 새로운 시도의 일환으로 핸드폰에 RFID리더기능을 접목시킨 모바일 RFID 구조를 제안[3]하여 기존의 RFID리더기가 가지는 시공간 제약을 완화함으로서 더욱 다양한 서비스를 지원할 수 있는 초석을 세우고 모바일 RFID포럼을 설립하여 다양한 서비스모델들을 검토중에 있다. 본 논문에서는 이러한 모바일 RFID개념을 한단계 더 진화시켜 진정한 유비쿼터스 정보처리를 가능하게 해주는 모바일 USN을 제안한다. 모바일 USN은 RFID 태그를 진화시킨 USN노드와 RFID 리더 내장형 휴대폰(줄여서 RFID폰)을 개선한 USN기능 내장형 휴대폰(줄여서 USN폰)으로 구성된다. 본 논문에서는 또한 USN노드와 USN폰 사이에서 정보전달시의 소비에너지에 대하여 분석해보고 USN노드와 USN폰의 유지보수 비용을 대폭 개선하는 USN노드-USN폰간의 에너지 절감형 이벤트 전송방법을 제안한다.
현재 컴퓨터 네트워크 기술의 비약적인 발전에 힘입어 USN은 시간과 장소에 구애받지 않으며 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 인식하지 못하고 통신 환경에 접속할 수 있는 수준에 까지 이르게 되었다. 더욱이 지금은 개개인의 건강에 관심이 높아지고 있어 건강을 관리하고 예방할 수 있는 의료 분야에서도 USN의 기술 발전과 더불어 다양한 분야에서의 적용이 시도 되고 있다. 본 논문은 병원에 입원한 환자를 관리하는 의사나 간호사가 손쉽게 환자의 혈압 및 혈당에 관련된 생리학적 데이터를 측정하고 관리할 수 있게 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 RF 통신을 이용한 시스템을 설계하고 구현한다. 또한 MsSQL 데이터베이스를 이용하여 환자에게서 수동 및 능동적으로 측정한 혈압 및 혈당 정보를 저장하고 관리할 수 있는 데이터베이스를 설계한다. 따라서 환자의 생리학적 데이터를 실시간으로 관리하고 응급상황에 즉각적으로 대처할 수 있으므로 환자들에 대한 의료 서비스 향상에 기여할 뿐만 아니라 의료서비스 환경에 대한 패러다임 변화를 기대할 수 있다.
센서 네트워크에서는 데이터의 실시간 처리가 중요한 요소 중의 하나이다. 각 노드들이 감지한 데이터를 정해진 시간 내에 전달해야 필요한 시기에 적합한 처리가 가능하다. 따라서 노드들이 데이터를 정해진 시간 내에 제대로 전달하고 있는가를 점검하는 것은 매우 중요하다. 이에 따라 본 논문에서는 데이터 전송시간에 대한 모니터링을 통하여 센서 네트워크에 존재하는 노드들이 허용시간 범위 내에서 서버로 데이터를 전송하고 있는가를 확인하기 위한 데이터 전송시간 분석 시스템의 구현 사례를 제안한다. 이를 위하여 데이터 전송시간 분석을 위한 절차를 제시하고, 제시한 절차에 따라 전송시간을 분석하기 위해 필요한 시간차 분석 방법, 데이터 송수신 시간 수집 방법 및 데이터 전송시간 계산 방법을 제시한다. 또한 제시한 방법을 바탕으로 데이터 전송시간을 모니터링하고 분석하기 위한 시스템을 구현하고, 사례 연구를 수행한 결과를 보인다.
최근 들어 마이크로컨트롤러가 물리적인 환경을 정교하게 제어하고 감시하기 위해서 센서 네트워크에 사용되고 있다. 응용프로그램이 더욱 더 정교해짐에 따라 설계와 개발과정이 복잡하게 되었고 그 결과로 복잡성을 제어하고 코드의 호환성을 위한 추상화를 제공해주기 위해서 운영체제가 필요하게 되었다. 본 논문에서는 센서 네트워크를 위해 설계된 저전력 실시간 운영체제, UbiFOS-USN을 소개하고, 센서 네트워크에서 일반적으로 사용되는 초소형, 저전력 마이크로 컨트롤러에 적합한 UbiFOS-USN의 특징에 대해서 기술한다. 실험 결과를 통해서, UbiFOS-USN이 시스템 성능과 메모리 요구사항 측면에서 센서 네트워크에 효율적임을 보여준다.
USN(Ubiquitous Sensor Network)은 어디든지 부착 가능한 센서와의 자동 교류를 통해 대상의 환경적 정보를 습득, 저장, 처리하여 지식, 정보 서비스를 언제, 어디서나, 누구에게나 제공하는 최신 네트워크이다. USN은 교통, 기상 그리고 환경 등의 공동 정보를 제공할 수 있는 차세대 국가적인 인프라로 개발될 것이다. 기존에 연구되고 있는 무선 네트워크가 높은 데이터 전송률 및 처리성능을 기본으로 하는 컴퓨팅에 초점을 둔 반면에, 센서 네트워크는 강우량 감지와 같은 애플리케이션에서 대부분 짧은 시간동안 적은 양의 전송만 수행하게 된다. 센서 네트워크는 유비쿼터스 컴퓨팅 기술을 실현하기 위한 핵심 기술적 인프라라고 할 수 있다. 본 연구에서는 USN의 정의와 기초 기술에 대한 내용을 기술하고, 센서 네트워크를 위한 통신기술, 고속 데이터 전송을 위한 광대역 통합망, 상황 인식 및 실시간 데이터 처리를 위한 미들웨어 등 USN 기반기술에 대하여 기술하였다. 또한 최근 서비스 및 기술의 개발, 표준화 동향을 분석함으로써 USN을 수문 정보 분야에 적용시킬 수 있는 방법들을 검토하였다. 더 나아가, 현존하는 USN 모델 사업 분석을 바탕으로 수자원분야에서의 기술적인 적용 가능성에 대해 검토해본다.
IP-USN은 인터넷 프로토콜-유비쿼터스 센서 네트워크(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network)의 약어로 기존의 IP 인프라를 기반으로 USN에 광범위한 확장성을 제공하고 센서 노드, 게이트웨이 및 싱크 노드의 이동성을 보장하는 USN서비스이다. IP-USN 기술로 현재 IPv6를 바탕으로 6LoWPAN 이라는 표준화 기술이 나왔지만 현재 TCP/IP 망에서는 대부분 IPv4를 사용하기 때문에 바로 운용하기에는 어려운 실정이며 IPv6 는 USN 환경에서 사용하기에는 많은 노드 자원을 사용한다. 따라서 본 논문에서는 현재 TCP/IP 의 IPv4의 망에서 사용가능하며 USN 자체 프로토콜을 사용하는 IP-USN망을 구축하여 End-to-End 통신을 구현하는 방법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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