KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권10호
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pp.4781-4803
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2017
Environmental monitoring systems using Wireless Sensor Networks (WSNs) face the challenge of high power consumption, due to the high levels of multi-hop data communication involved. In order to overcome the issue of fast energy depletion, a proof-of-concept implementation proves that adopting a clustering algorithm in environmental monitoring applications will significantly reduce the total power consumption for environment sensor nodes. In this paper, an energy-efficient WSN-based environmental monitoring system is proposed and implemented, using eight sensor nodes deployed over an area of $1km^2$, which took place in the city of Tabuk in Saudi Arabia. The effectiveness of the proposed environmental monitoring system has been demonstrated through adopting a number of real experimental studies.
최근 애드혹 네트워크에서 신뢰성과 확장성을 고려하여 메쉬 라우팅의 지원이 요구되고 있으며 IEEE 802.15.5의 Low-rate WPAN Mesh 와 ZigBee alliance에서 AODV를 기반으로 한 메쉬 라우팅이 대표적이다. IEEE 802.15.5 Low-rate WPAN Mesh의 경우 메쉬 라우팅을 위해 hello command의 주기적인 브로드캐스팅이 필요한데 이는 네트워크를 구성하는 노드의 밀집도가 증가할 경우 그 부하가 기하급수적으로 증가하게 된다. 또한 ZigBee alliance의 AODV 기반 메쉬 라우팅 기법도 RREQ 메시지의 브로드캐스팅에 기반하고 있기 때문에 경로 설정을 위한 제어 트래픽의 부하가 매우 크다는 단점을 갖는다. 본 논문에서는 TDMA 네트워크에서 TDMA MAC의 특성과 토폴로지 기반으로 할당된 주소를 활용한 메쉬 라우팅 알고리즘의 설계를 제안한다.
As the electric power industry has been revolutionarily transformed such that the distributed energy resources have been interconnected with power systems and a variety of energy service providers have been appeared, the need of Consumer Energy Portal as a core of two-way communication and service infrastructure between power suppliers and consumers has been gradually increased. Consumer Energy Portal can be thought of as a combination of hardware and software enabling two-way communication between energy service providers and equipment within the consumers' premises or a physical and logical link between consumers' in-building networks and wide-area access networks. In other words, Consumer Energy Portal can make the way the power industry has been traditionally operated the web-based way, enabling two-way interactions between energy service providers and consumers and mutual networking between end users' equipment. Thus, Consumer Energy Portal can be a kind of Service portal that provides new value-added services and efficient power operations that in the past. In this paper, for ESPs' integrated resources management, demand side management and value-added service provision, we have established the two-way access network that can gather real-time metering data using ZigBee technology and control physically networked equipment.
지하철은 대표적인 교통수단으로 하루에도 수십만 명이 이용하고 있어 안전에 대한 관심이 높으며 지하철의 각종 기능실에서의 화재 등으로 이하여 지하철 이용자들에게까지 피해를 입을 수 있는 가능이 제기되고 있는 실정이다. 실제로 2010년에는 환기실에서의 화재로 환기구를 통해 연기 및 유해가스로 인해 인명 피해 및 열차 운행 중단사고 등의 사례까지 보도되기도 하고 있다. 이러한 사고에 대응하기 위해 지하철 역사의 경우에도 최신의 IT기술인 무선센서네트워크기술 및 지능형영상감시기술 등과 접목하여 화재 및 역사 건전성 등을 종합적으로 감시하는 도시철도지능형종합감시시스템 개발 및 연구 중에 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 개발 중인 도시철도 지능형 종합 감시시스템의 현장 역사 적용에 앞서 ZigBee 기반의 무선센서네트워크 성능 시험을 서울지하철 충무로 역사에서 수행하였고, 본 논문에 충무로역사 내부 통신기계실과 환기실, 전기실에서의 ZigBee기반 무선통신환경 시험결과를 정리, 분석하였다. (주)휴텍21에서 개발한 ZigBee 센서노드와 게이트웨이를 이용한 무선데이터 전송 시험 결과, 데이터 전송은 기능실 내의 각종 전자 및 기계설비로 인한 멀티패스 페이딩(multi-path fading)의 영향을 받는 것으로 나타났으며 통신기계실과 같이 여러 개의 작은 공간으로 구분되어진 곳에 대한 게이트웨이의 안테나 및 센서노드 설치 지점 선정 시 이를 고려하여야 할 것으로 판단된다.
배선 작업이 어려운 공장 환경에서 설비의 상태를 모니터링하는 시스템을 구축하기위해 배포와 설치가 쉬운 무선센서 네트워크가 적합하다. 지그비는 다른 무선 통신 프로토콜에 비해 저가격, 저전력 특징을 가지고 있어 다수의 노드를 필요로 하는 모니터링 시스템에 적용하기 적합하다. 지그비 통신은 모든 프로토콜 계층이 서로 신뢰하는 OTM을 기반으로 하고 있기 때문에 디바이스 간에 암호화 보안이 필요하다. 각 노드간의 통신에 있어서 노드 인증을 보장하고, 각 노드가 관리하고 있는 비밀 정보의 노출을 최소화 해야 한다. 공장의 설비는 배포 위치가 규칙적이고 고정적이다. 공장 환경에서 센서로부터 수집되는 정보와 센서 노드에 연결되어 있는 엑츄에이터 제어 정보를 보호하기 위해 설비의 배포 환경과 유사한 이차원 그리드 기반 키 선분배 기법을 기반으로 하는 암호화 기법을 제안한다.
현대 사회는 ICT 기술의 급속한 성장으로 모바일 기기의 대중화와 사회 전반이 네트워크화 됨으로써 사람과 사람, 사람과 사물, 사물과 사물 간에 언제 어디서든 연결할 수 있는 시대가 되었다. 또한 모든 전자기기가 인터넷에 연결됨으로써 사물의 특성이 더 지능화되고 자동화되면서 기기들의 연결을 통한 정보의 융합 및 가공이 가능해져 더 좋은 품질의 서비스가 제공되고 있다. 그러나 이런 기기들은 유 무선 네트워크를 통해 상호간에 정보를 전달하기 때문에 많은 보안 위협에 노출되어 있다. 따라서 본 논문에서는 사물인터넷 통신 관련 기술인 ZigBee, CoAP, MQTT, XMPP에 대해 분석하여 이런 통신기술들이 가지고 있는 보안 위협들을 도출하고, 사물인터넷을 구성하는 요소들이 가져야하는 보안요구사항을 제안한다. 그리고 사물인터넷에 존재하는 보안 위협에 대해 실제 사례들을 살펴보고 이에 대한 대응 전략을 제시하여 향후 사물인터넷을 보다 안전하게 사용할 수 있는 토대를 구축하는데 기여한다.
모바일 응용을 실현하는데 있어서 근거리 무선 통신과 네트워킹 기술의 중요성은 증가하고 있다. 예를 들어 지그비 기술은 베터리의 수명이 수개월에서 수년에 이르는 기기 사이의 저 가격과 저 전력 연결을 제공한다. 또한, 지그비는 블루투스에서 제공하는 네트워크 구성보다 큰 메쉬 네트워크를 구축할 수 있다. 지그비 규격의 주된 특징은 네트워크의 유연성, 저가격, 저전력 소모이며 고정, 휴대 및 모바일 기기사이의 Ad-hoc 네트워크에서 저속 데이터 전송이다. 홈 네트워크와 홈 자동화 분야는 간단한 네트워크의 예로써 지그비의 큰 시장중의 하나이다. 본 논문은 잡음과 간섭 그리고 라이시안 페이딩 환경에서 지그비 시스템과 DSSS-BPSK 신호의 성능을 분석하였고 근거리 무선 채널에서 간섭과 페이딩의 영향에 따른 성능 감쇠에 대하여 연구하였다. 특히, 라이시안 페이딩과 간섭 레벨에 따른 오율 특성을 BER 성능 그림을 통하여 나타내었다.
센서 웹은 무선 네트워크 환경의 기술 발전과 센서의 소형화로 물리적 환경에 대해 실질적인 모니터링이 가능하다. 본 논문에서는 센서 네트워크의 센서와 원격 센싱 서버가 무선 연결을 통하여 데이터 저장소로 데이터를 전송하고, 센서 노드에 의해 수집된 정보에 대한 모바일 웹 서비스를 위해 지그비 (ZigBee) RF 기반의 프레임워크를 설계한다. 본 논문의 제안 시스템은 센서의 관리와 SOA 기반의 센서 웹 접근 제공을 위한 센서 네트워크의 통합 플랫폼이다. 본 논문은 SOA 기술과 센서 네트워크를 결합하고 센서 노드를 웹 관점으로 구성하고 센서 웹에 접근하는 사용자에게 높은 성능, 확장성, 신뢰성과 유용성을 제공한다. 본 논문에서 제안한 프레임워크의 성능 향상을 위해 모바일 메시지 변환 모듈, SOAP 메시지 처리 모듈, WSDL 메시지 생성기 그리고 모바일 웹 서비스 모듈을 센서 웹서버에 각각 구현하였다. 본 논문에서 제안한 근거리 무선 통신 시스템의 성능 평가는 NS-2 시뮬레이션을 통해서 분석하였다.
Recently, with expansion and advent of the wire&wireless networks has been set up by various heterogeneous networks in urban transit networks. It's focussing on an interworking technology. As same as way, In a subway & railway monitoring system networks has been set up by various heterogeneous technologies such as IEEE802.11 WLAN, IEEE802.15 WPAN, DVBT, UWB, BinaryCDMA, ZigBee. These heterogeneous technologies is deeply investigating for the purpose of interworking and easy control as a research area. In this paper, we propose using VoiceXML based of XML for ensure interworking within heterogeneous subway & railway networks. Therefore It will be provide service for staff who has moving and anywhere, anytime in outside. Eventually, we expect that confirm efficiency of effective system through this study.
Power plants maintenance data is to be sent to management server system via a communication network. In this case, reliable communication network is required. Transmission of the power plants maintenance data is used in the wired communication network or wireless communication network. PLC communication network is a kind of wired communication network. However PLC communication network is easily affected by noise. On the vulnerable areas in power line system, such as a mountain or rural areas, it is difficult to form a power line communication network. For a wireless communication, environment are also influenced factors in wireless communication. Harsh environmental factors are bring the communication characteristic degradation. In such areas it can be used a combination of two networks and in this way the complementary function can be achieved. Power plants are distributed in various regions across the country. The appropriate communication network is needed to maintain the power plant.This study investigated the effect of environment on the wired communication and wireless communication. It would examine a variable factor which is affect to the communication characteristic. We used PLC communication for wired communication network and ZigBee communication for wireless communication network. We investigated the characteristics of a single communication network and it raised the need for a complex communication technology to complement a single communication network.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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