A Study on Environment Management System in Tunnel using Wireless Sensor Networks

In general, the cost of transceiver for wireless network configuration is more expensive than that for wired network. However, in case of environmental management system in a tunnel, the cost can be minimized by adopting low rate tranceiver because the amount of the exchanged data for tunnel monitoring is very small. When the obtained data from sensor node is sent directly to the corresponding command node, there is no need to consider routing problem of the data transfer. However in this case, sensor nodes are required to be implemented with high power transmitter and experience high energy consumption. To tackle this problem, relay nodes can be used to transfer the data of tunnel monitoring, and suitable routing protocols for selecting optimum path are needed. Therefore, in this paper, we propose a routing algorithm and a self-configuration protocol for environment management system in tunnel.

무선 센서 네트워크를 이용한 터널 내 환경 관리 시스템에 관한 연구

일반적으로 무선 네트워크는 유선 네트워크에 비하여 고가의 무선 송수신기를 사용하여 설치 및 유지비용이 높다. 하지만, 터널 내 환경관리 시스템의 경우는 기본적으로 터널 내 환경 정보를 감지하여 최소한의 정보만을 중앙통제장치와 유선으로 연결된 지시 노드로 보내는 것이기 때문에 전송되는 데이터양이 매우 적고, 따라서 저속의 무선 송수신기는 낮은 비용으로 구현하여 적용 가능하다. 그리고 무선 네트워크에서는 유선 네트워크와는 달리 데이터 전달 경로를 결정하는 라우팅 문제가 발생한다. 센서에서 감지한 신호를 디지털화하여 얻은 데이터를 무선 송신기를 사용하여 직접 지시노드로 보내는 경우에는 라우팅 문제가 발생하지 않지만, 이 경우에는 상대적으로 고출력의 무선 송신기가 요구되어 무선 송신기 구현 비용이 증가하게 되고, 해당 센서 노드의 전력소모가 커지는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는, 무선송신기의 출력을 줄이는 대신 인접한 센서 노드의 무선 송수신기를 이용한 중계를 통하여 지시노드까지 전달하도록 하는 방식을 사용할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 해당 센서 노드에서 지시노드까지는 복수의 경로가 존재하기 때문에 최적의 경로를 선택하는 라우팅 알고리즘이 필요하게 된다. 따라서 본 논문에서는 터널 내 자동환경 관리 시스템에 적합한 라우팅 알고리즘을 제안하였으며, 추가로 센서 노드들을 각 터널 내에 부착 후 노드 등록 등의 초기화 과정을 거치면 자동으로 노드 간의 협업과정을 통해서 무선 네트워크가 구성될 수 있는 방안을 구현하였다.