Biomedical mobile devices for ubiquitous healthcare consist of biomedical sensors and communication terminal. They have two types of configuration. One is the sensor-network type device using wired or wireless communication with intelligent sensors to acquire biomedical data. The other is the sensor embedded type device, where the data can be acquired directly by itself. There are many examples of sensor network type, such as, fall detection sensor, blood glucose sensor, and ECG sensors networked with commercial PDA phone and commercial phone terminal for ubiquitous healthcare. On the other hand, sensor embedded type mounts blood glucose sensor, accelerometer, and etc. on commercial phone. However, to enable true ubiquitous healthcare, motion sensing is essential, because users go around anywhere and their signals should be measured and monitored, when they are affected by the motion. Therefore, in this paper, two biomedical mobile devices with motion monitoring function were addressed. One is sensor-network type with motion monitoring function, which uses Zigbee communication to measure the ECG, PPG and acceleration. The other is sensor-embedded type with motion monitoring function, which also can measure the data and uses the built-in cellular phone network modem for remote connection. These devices are expected to be useful for ubiquitous healthcare in coming aged society in Korea.
It is essential to investigate the structure and the main characteristic of Home USN (Ubiquitous Sensor Network) technologies in built ubiquitous environment while designing bio-sensors. For this study, Thermistor elements and Thermopile black body have been selected to implement ubiquitous technologies for bio-sensors and wireless network such as WiBro has been used to transfer sensing data to the BSN (Bio-Sensor Network) gateway. It is certain that efficiency of ubiquitous space design is improved if main components of each specific sensor network are analyzed precisely in digital way and corresponding communication modules are prepared accordingly. Ubiquitous technology, in conclusion, has to be applied not only with systematical mechanism or electronic setting but in human-centered atmosphere as well, keeping with deep consideration for bio-housing service factors in eco-friendly surrounding.
Ubiquitous sensor network is to manage and collect information autonomously by communicating user around device. Security requirements in Ubiquitous based on sensor network are as follows: a location of sensor, a restriction of performance by low electric power, communication by broadcasting, etc. We propose new mutual authentication protocol using a low power of sensor node. This protocol solved a low power problem by reducing calculation overload of sensor node using two steps, RM(Register Manager) and AM(Authentication Manager). Many operations performing the sensor node itself have a big overload in low power node. Our protocol reduces the operation number from sensor node. Also it is mutual authentication protocol in Ubiquitous network, which satisfies mutual authentication, session key establishment, user and device authentication, MITM attack, confidentiality, integrity, and is safe the security enemy with solving low electric power problem.
Ubiquitous healthcare monitoring and measuring system based on wireless sensor network was implemented and tested. The system can measure the ECG and body temperature of patients or elderly persons and transfer the data wirelessly in ad-hoc network to remote base-station connected to doctor's PDA/PC or hospital server, using wireless sensor motes. The data obtained can be analyzed by doctors and care providers to monitor a health status of patient in real time environment. To prove the capabilities of the wireless sensor network platform for ubiquitous healthcare applications, the performance of our monitoring and measuring system was tested with positive results.
유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network) 기술은 새로운 컴퓨팅 패러다임인 유비쿼터스 컴퓨팅의 핵심 분야로 센서 네트워크를 이용한 상황정보 모니터링 시스템에 적합한 기술이다. 최근 대학들은 유비쿼터스 컴퓨팅을 기반으로 하는 유비쿼터스 캠퍼스 환경을 구축하기 위해 힘을 기울이고 있다. 본 논문에서는 각종 센서를 통해 상황인식을 위한 컨텍스트 정보를 획득하고, 장애학생의 모바일 기기를 통하여 장애유형별 학사 및 안전서비스를 제공할 수 있는 상황인지 모니터링 시스템을 구축한다. 유비쿼터스 센서 시스템을 기반으로 한 u-캠퍼스 기술은 특히 장애인과 비장애인을 위한 맞춤형 정보 제공에 활용될 수 있다.
유비쿼터스 컴퓨팅은 사용자에게 장소와 시간에 제약이 없이 자유롭게 네트워크에 접속 할 수 있는 환경을 제공하고 있다. 이러한 환경은 모든 정보의 공유 및 접근이 쉽게 이루어지는 반면, 인가되지 않은 사용자의 불법적인 접근도 쉽게 이루어질 수 있기 때문에 적합한 보안 정책이 필요하다. 특히 유비쿼터스 센서 네트워크의 센서 노드들은 제한된 전력을 이용하고 하드웨어적으로 작은 크기를 유지해야 하기 때문에 보안 정책 수립에 많은 제한이 발생하게 된다. 본 논문에서는 유비쿼터스 센서 네트워크에서 센서의 운영체제와 플랫폼, 라우팅 방식에 종속적이지 않은 더블키를 이용한 경량 보안 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서는 더블키 방식을 제안하여 인증과 안전한 키 분배 및 교체가 이루어 질 수 있도록 한다. 보안 관리자가 네트워크 상황에 맞는 보안 레벨 변경 및 키 교체, 관리가 가능하기 때문에 적은 연산 처리만으로 최대의 보안 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 성능 평가 결과 제안한 유비쿼터스 센서 네트워크에서 더블키를 이용한 경량 보안 프로토콜은 기존의 보안 정책 보다 상대적으로 저전력으로 보안 정책을 활용 할 수 있었다. 제안한 더블키를 이용한 경량 보안 프로토콜은 스마트 오피스 및 스마트 홈과 같은 실제 환경의 유비쿼터스 센서 네트워크에 적합하다고 할 수 있다.
유비쿼터스 환경에서의 어플리케이션은 다양한 센서 정보를 수집하고 센서로부터 받은 정보를 활용한다. 최근 유비쿼터스환경을 위한 에너지 관리, 프로토콜 표준화, 센서필드의 독립성, 그리고 보안과 관련한 많은 연구들이 이슈화 되었다. 특히, 센서필드에 독립적인 정보의 활용은 다양한 센서필드에서 센서의 유용성을 극대화 하는 중요한 문제 중 하나이다. 그러나 기존의 프레임워크에서는 센서필드의 데이터 요소들 간에 이질성이 발생하기 때문에 이상적인 유비쿼터스 환경을 위해서는 적당하지 못하다. 기존의 어플리케이션은 센서필드에 의존적이며, 기존 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서의 센서들은 센서필드 내의 어플리케이션에 의존적이다. 다시 말해, 기존의 어플리케이션은 특정 센서필드의 정보만을 이용한다. 이러한 제약성을 극복하기 위해 하드웨어 또는 소프트웨어적인 많은 문제들은 반드시 해결 되어야 한다. 이 논문에서는 유비쿼터스 환경에서 메타데이터 레지스트리 기반의 프레임워크 (UbiMDR)의 설계와 구현을 제안한다. 이 프레임워크는 유비쿼터스 환경에서 어플리케이션 또는 다양한 센서필드 사이의 데이터 의미상호운용성을 제공한다. 또한 데이터 상호운용성의 정확성을 검증하기 위해 기존의 유비쿼터스 프레임워크와 제안하는 프레임워크인 UbiMDR을 비교평가 한다.
Low power consumption sensor network platform (sensor node) for sensor networking with IEEE 802.15.4 protocol was fabricated. The sensor node used ceramic bar type antenna for increasing RF signal performance and decreasing PCB size occupied by antenna. The communication range of the fabricated sensor node was about $20{\sim}30$ m in open environment with 915 MHz frequency bandwidth and well supported by Tiny OS. The sensor node have good connectivity with various external devices by RS-232, I2C, analogue and digital expansion board, hence, this sensor node can be applied to various applications in wireless sensor network and ubiquitous sensor network.
최근 센서와 네트워크 기술을 접목한 유비쿼터스 기술이 부각되고 있으며 이를 USN (ubiquitous sensor network)라 한다. 본 논문에서는 이러한 USN 기술을 기반으로 영유아의 건강과 안전을 관리하기 위해 스마트 센서를 이용한 Baby care 모바일 어플리케이션을 제안하고 개발하였다. 개발한 모바일 어플리케이션은 영유아의 낙상 감지, 울음 감지, 발열 감지 등의 정보를 개발한 모바일 어플리케이션의 화면에 나타내었다. 개발된 모바일 어플리케이션은 모의 실험을 통하여 확인하였다.
Technological progress in integrated, low-power, CMOS communication devices and sensors makes a rich design space of networked sensors viable. These sensors can be deeply embedded in the physical world and spread throughout sensor network environment like smart dust. So ubiquitous computing will be come true. SmartDust project is the one of ubiquitous computing approach. It produces TinyOS, mote(mica, mica2, rene2, mica2dot, etc.), NesC, TinyDB, etc. We constructs sensor network test bed and tests to approach sensor network and ubiquitous computing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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