센서 네트워크는 많은 센서 노드들을 산개시켜 놓은 다음 노드들끼리 통신망을 구성하고 주위 환경 정보를 수집하고 분석한다. 각 노드들은 제한된 자원 내에서 지정된 일을 수행해야 하기 때문에 효율성이 극대화되어야 하고 하드웨어 자체의 성능도 뛰어나야 한다. 지금까지 기술적인 제약이 있었지만 최근 If 제조 기술과 무선 네트워크 기술의 급속한 발달로 인해 저렴하면서 전력소비가 적고 다양한 기능을 하는 소형 임베디드 시스템을 구성할 수 있게 되었다. 기술 발전과 함께 무선 센서 네트워크는 새로운 연구 분야로서 자리매김하였고 현재 여러 연구실에서 연구되어지고 있으며, 제각기 다른 이름으로 다양하게 불리고 있다. Wireless Integrated Network Sensors (WINS), Mobile Ad hoc NETwork (MANET), Ubiquitous Sensor Network (USN). 현재 센서 네트워크 분야에서 TinyOS가 널리 이용되고 있다. 본 논문에서는 TinyOS와 그 플랫폼을 이용해서 가정 내에서 컨텍스트 인식을 위한 센서 네트워크를 구성하고자 한다.
유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network)는 사람의 접근이 어려운 다양한 환경에 무선 센서들로 구성된 네트워크이다. 그러므로 센서 노드들은 스스로 라우팅 하는 네트워크로 구성되며, 전력(power) 교체가 어렵다는 특징을 가지고 있다. 따라서 전력 소모를 줄이는 다양한 연구가 이루어지고 있다. 일반적으로 클러스터를 이용한 계층적 구조의 라우팅 방식은 평면적 구조의 라우팅 방식에 비해 센서 노드들의 전력소모가 균등하며, 전력 소모가 적어 네트워크의 사용 주기가 길다. 본 논문은 초기 클러스터를 계속 유지하여 클러스터를 구성하는셋업 과정을 초기 한번만 함으로써 센서노드들의 에너지 소모를 줄이도록 하였으며, 다음 라운드의 헤더 선출은 클러스터내의 멤버 노드들 중 에너지가 가장 많은 노드를 선정함으로써 클러스터내의 모든 노드의 에너지 소모를 균등하게 하는 방법을 제안하였다. 이 방식은 클러스터의 모든 노드들의 에너지소모를 줄여 네트워크의 생명주기를 늘리며, 센서들의 에너지 소모를 균등하게 하여 에너지 홀(energy hole) 문제를 개선하고자 하였다. 본 제안방식의 타당성을 모의실험을 통해 확인하였다.
LBS has many issues of wireless sensor networks and mobile communication parts. Location tracking or location sensing will be the opening of ubiquitous society's a big challenge and the beginning of infinite ubiquitous society's a chance. The purpose of this paper is study of sensing rate per reader antenna's placement and tag location and placement using RFID as location reference point with many advantages for location detection.
본 논문에서는 USN 응용을 분류하는 기법을 제시하였다. 분류의 기준은 3가지인데 서비스의 심각성 유무, 관측자의 이동성 유무, 관측대상의 이동성 유무이다. 각 분류에 의해 8가지로 분류하였으나 그 중, 관측자가 이동하는 경우는 서비스의 심각성 유무에 관계없이 하나로 분류하여 총 7가지로 분류하였다. 각 분류에 해당하는 서비스들을 예시하였고 특정을 기술하였다. 본 논문에서 제시한 분류기법을 따르면 U-city의 3대 서비스에 속하는 원격 모니터링 서비스, 실내 위치인식 서비스 텔레매틱스 서비스가 도출되며 그 특징을 쉽게 파악할 수 있다.
유비쿼터스 환경에서는 사람이 개입하지 않은 상태에서 주위의 데이터를 센싱하고 전송해주는 센서 네트워크 시스템의 중요성이 날로 커지게 될 것이다. 유비쿼터스 환경에서 도로에 센서를 설치하고, 이를 통해 사전 차량 감지 및 속도를 측정하여 실시간 주행 상황 정보를 제공하면 도로에서의 안전성 개선과 교차로에서의 효율적인 트래픽 제어 효과를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 USN 기반의 실시간 주행 상황 정보 제공을 위해 센서 노드와 AP간의 신뢰성 있고 실 시간성을 보장하는 MAC을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 MAC은 IEEE 802.15.4를 기반으로 한 채널 구조에 TDMA 슬롯을 각 센서 별로 할당하고, AP와 센서의 거리가 먼 경우를 위해 Relay를 통한 통신 방법을 도입하였으며, 무선 채널 오류 발생 시 이를 재전송 할 수 있는 프레임 구조를 제안하였다. 또한, Beacon을 이용하여 AP와의 동기화를 수행하는데 있어서, 다양한 교통 트래픽에 따라 가장 효율적으로 전력을 소모할 수 있도록 센서의 Sleep mode를 제어하는 hybrid tracking mode를 제안하였다. 제안된 MAC 프로토콜을 sim++를 이용하여 시뮬레이터를 구현하였으며, 다양한 시스템 파라미터 하에서 성능 분석을 수행하였다. 이를 통해 제안된 방안이 전력소모를 줄이며, 신뢰성을 요구하는 실시간 응용 시스템에서 우수한 성능을 나타냄을 보였다.
본 논문에서는 센서 네트워크에서 응용 프로그램 개발을 지원하는 모델 기반의 통합 개발 도구를 제시한다. 제안하는 도구는 이클립스 플랫폼의 플러그인으로 개발되었으며, 사용자 그래픽 인터페이스, 모델 작성기, 설정정보 생성기, 모델 검증기, 소스코드 생성기 및 템플릿 저장소로 구성된다. 이 도구는 UML의 클래스다이어그램과 같은 표기법을 이용하여 구축하고자 하는 센서 네트워크를 모델링하고, 센서 네트워크 모델로부터 응용 프로그램 코드를 자동으로 생성할 수 있도록 한다. 개발자들은 도구를 이용하여 구현하고자 하는 센서 네트워크에 대한 모델을 작성하고, 모델에 속해 있는 각 센서들의 역할을 정의하여, 역할에 따른 속성값을 설정해 주기만 하면 각 센서들의 역할 수행을 위한 응용 프로그램이 자동으로 생성된다. 또한 작성한 모델에 대한 설계를 검증하여 오류를 조기에 발견하여 수정할 수 있도록 함으로써 고품질의 USN 응용 프로그램을 생성할 수 있다. 제안하는 도구를 이용하면, 개발자들은 하위레벨의 정보를 자세히 알지 못하더라도 다수의 센서 네트워크 응용 프로그램을 쉽고, 빠르게 구현할 수 있다.
본 논문에서는 유비쿼터스 환경에서 OTP가 적용된 Diffie-Hellman 방식을 이용하여 노드간 키를 전달할 때 타임스탬프의 시간 차이를 이용하여 악의적인 노드를 검출할 수 있는 방법을 제안한다. 기존의 방식들은 정확한 시간 동기화나 방향성 안테나를 이용한 방법으로 악의의 노드 검출을 시도하였다. 본 논문에서는 방향성 안테나 추가 혹은 제 3 신뢰기관(TTP) 없이 타임스탬프를 이용한 OTP를 Diffie-Hellman 방식에 적용하여 중간의 악의노드 검출 방법을 제안하고 이에 대한 안전성을 검증한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 유비쿼터스 환경에서도 쉽게 적용이 가능한 방법이다.
최근에 대표적인 센서 노드 운영체계인 TinyOS를 이용하여 센서 네트워크를 개발하여 다양한 유비쿼터스 응용 서비스를 개발하고 있다. 이들 TinyOS 기반의 센서 네트워크에서는 상황 정보를 획득하기 위해 센서로부터 센싱된 정보의 전달과 수집을 집중적으로 수행한다. 이에 본 논문에서는 센서 노드의 전력 상태를 파악하여 이를 토대로 센서 노드를 수면, 활동, power off 모드로 전환하는 센서 노드 제어 알고리즘을 제시한다. 그리고 이 알고리즘을 토대로 센서 네트워크의 센서 노드, 싱크, 서버에서 센서 제어 모듈을 설계하고 구현한다. 이를 위하여 센서 노드의 센서 전력제어 모듈과, USN 서버의 센싱 데이터 수신 및 도시 모듈과 센서 제어 모듈을 설계하고 TinyOS와 자바 언어를 이용하여 구현한다. 이를 통하여 센서 노드의 전력 상태를 확인하여 데이터 수집이 어려울 경우 수면이나 power off 모드로 전환하여 전력 손실을 방지하고, 주변 환경이 정상적일 경우 활동 모드로 변경함으로써 효과적으로 센서 노드의 전력을 제어할 수 있을 것으로 사료된다.
다수의 거주자들이 구금되어있는 교정시설에서는 피난경로가 복잡하여 화재발생시 수용자의 도주사고 없이 안전한 대피유도가 가장 중요한 요소이다. 교정시설의 화재발생유형을 살펴보면 단기보호시설, 치료 시설에서는 의도적인 방화로 인한 화재가 많은 반면에, 교도소 및 구치소와 같은 구금시설에서는 노후한 설비 또는 화기취급부주의 등의 원인에 의해 화재가 발생한다. 두 종류의 교정시설 모두 화재가 발생하면 대피가 신속하게 이루어지지 않아 인명피해가 크다는 점에서 동일한 유형을 보인다. 본 논문에서는 교정 시설의 화재사례 및 구조적 취약성을 고려한 비상시 수용자의 대피경로 및 대피유도계획에 대해 고찰하여 화재와 같은 재난 발생 시 구금상태의 거주자를 도주사고 없이 안전하게 대피 유도하기 위해 쇠창살문에 설치된 구금장치의 전자 해정시스템의 도입을 검토하였다. 특히, 복층형 교정시설에서 보안 및 계호공백 없이 수용자의 안전한 대피유도를 실현하기 위해 피난시뮬레이션(SIMULEX)을 실행하여 산정한 필요피난소요시간(RSET)을 기반으로 구금장치의 해정시스템의 효과를 분석하였다. 결론적으로 USN(Ubiquitous Sensor Networks)기술을 활용한 전자보안출입시스템에 원격해정장치를 교정시설에 의무적으로 부착하여야만 구금상태의 수용자가 비상사태 발생 시 도주시도를 방지하면서 적절한 대피가 이루어질 수 있음을 제시하였다.
이동 에드 혹 네트워크와 센서 네트워크의 차이 때문에 이동 에드 혹 네트워크를 위한 pre-existing autoconfiguration를 센서 네트워크에 간단히 적용할 수 없다. 그러나, 아직 지역적으로 효과적인 유일한 주소 할당이 필요한 메커니즘이 있다. 본 논문은 지역적인 센서 네트워크의 하이브리드 방식의 아이디 할당 계획안을 제안한다. 이러한 하이브리드 방식은 proactive IDs assignment와 reactive IDs assignment를 결합한 방식이다. 제안된 계획안은 reactive IDs assignment을 사용하여 효율적인 통신을 고려하고, zone-based self-organized clustering with Byzantine Agreement를 사용하여 공격에 대한 안전을 고려한다. 따라서 본 논문은 네트워크 트래픽을 최소화하고 센서 네트워크의 이탈한 노드로부터 네트워크를 회복하는 문제를 해결한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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