무선 센서 네트워크에서는 원격의 열악한 환경에 센서 노드들이 배치된다. 이러한 네트워크에서 센서 노드의 전원이 모두 소모되면, 사람의 생명을 구할 수도 있는 센서 네트워크의 품질 및 성능 저하와 함께 센서 노드들은 쓸모가 없게 된다. 따라서 에너지 소비 개선 및 센서 네트워크의 수명 연장에 관련된 수 많은 클러스터링 프로토콜들이 제안되었으나 대부분의 기존 연구들의 기법들은 클러스터 헤드의 오버헤드 상당히 크다. 센서 노드의 전력 제한과 클러스터 헤드의 오버헤드 문제 때문에 각 노드의 에너지 소비를 최소화하며 네트워크 수명을 최대화하는 라우팅 프로토콜을 설계하는 것은 중요하다. 따라서 본 논문에서는 클러스터 헤드의 부담을 줄여주며 에너지 소비를 최소화하는 라우팅 알고리즘과 네트워크 수명을 최대화할 수 있는 알고리즘을 적용한 효율적인 클러스터링 기법을 제안한다. 시뮬레이션 결과는 제안한 클러스터링 기법이 에너지 균형을 향상시켰으며, 유사한 역할을 하는 기법들과 비교하였을 때 네트워크 수명이 연장됨을 보여준다.
최근의 에너지 하베스팅 무선 센서 네트워크에 대한 연구는 제한된 에너지 자원 문제를 해결하여 네트워크 수명을 효율적으로 연장시킬 수 있는 기술 개발에 집중되고 있다. 에너지 하베스팅 기술은 무선신호에 포함된 에너지를 이용하여 배터리를 충전시킴으로써 네트워크 수명을 지속적으로 연장시킬 수 있는 장점을 지니고 있으나 에너지를 수확하는 시간 동안에는 데이터를 전송할 수 없기 때문에 에너지 수확양이 증가할수록 데이터 전송지연도 증가하는 문제점을 지니고 있다. 이에 따라 에너지 하베스팅 무선 센서 네트워크를 설계할 때에는 네트워크 수명 연장뿐만 아니라 전송지연 축소 문제를 모두 고려하여야 한다. 본 논문에서는 네트워크에 유입되는 트래픽 양과 수확되는 에너지양에 따라 데이터 전송에 필요한 에너지를 계산하고 패킷데이터의 전송 시간을 조절함으로써 종단간 네트워크 지연을 최소화하는 MAC 프로토콜을 제안한다. 이를 위해 에너지 수확 시간을 측정하여 네트워크의 수면 시간을 조절하는 에너지 관리 메커니즘을 설계한다. 또한, 시뮬레이션을 이용한 성능평가를 통하여 기존의 MAC 프로토콜보다 에너지 소비량과 종단간 지연 측면에서 성능이 향상됨을 보인다.
무선센서네트워크는 다양한 응용을 가지고 있고 아주 넓은 지역에 배치된다. 특히, 이들 네트워크는 잠재적인 위험을 포함한 환경에 배치됨으로 이에 대한 보안 이슈를 해결하기 위한 많은 노력이 있다. 최근에 무선센서네트워크에서 대칭키암호시스템에 기반한 익명의 사용자 인증과 키동의 기법 (AUAKAS)이 제안되었다. AUAKAS는 가장공격을 포함한 다양한 공격에 안전하다고 주장하였다. 하지만 본 논문은 AUAKAS가 게이트웨이에 등록된 정당한 사용자에 의하여 사용자 가장 공격과 게이트웨이 가장 공격에 취약함을 보인다. 본 논문의 보안 분석은 다양한 새로운 보안 기법의 설계에 있어서 미리 고려할 중요한 특성 분석에 있어서 도움을 줄 수 있을 것이다.
스마트 캠퍼스의 플랫폼으로 사물 인터넷에 대한 아이디어가 점점 대중화되고 있다. 인터넷에 연결하기 위해 통신 네트워크, 센서 노드 및 게이트웨이로 구성된 인프라가 필요하며 각 센서 노드는 환경에서 데이터를 수집할 수 있다. 본 논문은 스마트 캠퍼스 모니터링을 적용하기 위해 인터넷에 구성한 무선 센서 네트워크를 설명한다. 무선 센서 네트워크 모니터링은 저전력 구현 및 통합 시스템을 사용하는 완벽한 솔루션이다. 그러나 제한된 컴퓨팅 범위, 제한된 컴퓨팅 성능, 네트워크 프로토콜의 가용성 부족, 프로그래밍 보안 부족 및 기밀성, 무결성 및 가용성 분야의 보안 오류로 인해 수많은 제약이 있다. WSNM 노드를 위한 새로운 보안 기술과 기능이 개발되었다. 보안 네트워크 연구 개발 및 서비스 거부 (DOS) 및 복잡성 공격 방지를 위한 시스템을 제안하였다. 이러한 시스템이 제대로 구현되면 사전 할당을 통한 에너지 효율성 메커니즘과 안전한 루틴 알고리즘을 통해 핵심 관리 모델의 새로운 키를 제공 할 수 있다.
본 논문에서는 무선 센서 네트워크 기반의 전력 소모 측정 데이터를 모바일 기기로 제공하는 전력 검침 시스템을 제안한다. 디지털 전력량계의 전력 소모 측정데이터를 전송하는 아두이노 보드와 전송된 정보를 수신하는 게이트웨이 및 수집된 전력량을 환산하는 서버와 소비전력을 스마트폰에 모니터링하는 앱으로 구성된다. 전력미터기는 Zigbee를 이용한 Sensor Network를 구성하여 전력데이터를 전송하며 아두이노 보드를 통해 서버에서 소모전력량과 요금을 계산하고, 무선 LAN을 통해 서버에 접속한 모바일 단말기에 전력사용량을 실시간으로 알 수 있도록 한다. 이러한 전력 검침 시스템을 구현하여 실시간으로 집안의 소모전력을 모니터링할 수 있으며 전력절감을 유도하는 것을 목적으로 한다.
국내 고도성장기 이후 본격 건설되기 시작한 사회 기반 시설물은 노후화가 빠르게 진행되고 있다. 특히 사고 발생 시 대량 인명 피해로 직결될 수 있는 교량, 터널 등의 대형 구조물에 대한 안전성 평가가 필요하다. 하지만 기존의 유선 센서 기반의 Structural Health Monitoring(SHM)을 개선한 무선 스마트 센서 네트워크는 짧은 신호 도달거리로 인해 경제적이고 효율적인 시스템 구축이 힘들다. 따라서 LoRa LPWAN 시스템은 사물인터넷의 확산과 더불어 저전력 장거리 통신이 각광을 받고 있으며, 이를 구조 건전성 모니터링에 응용함으로써 경제적이면서도 효율적인 모니터링 시스템 구축이 가능하다. 본 연구에서는 LoRa LPWAN 기반의 무선 계측센서 기술동향을 조사하였으며, LoRa LPWAN 기반의 무선 계측센서 설치 및 유지관리 방안을 제안한다.
스마트 센서 및 임베디드 시스템, 저전력/저가격의 무선 통신, 애드 혹 (ad hoc) 네트워크, MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) 기술의 발달은 센서 네트워크의 개발을 가능하게 하였다. 센서 네트워크에서 이동체 트래킹, 상태 정보 관리 및 이벤트 순서화와 같은 기본적인 응용 서비스를 제공하기 위해서 시각 정보 제공 및 시각 동기는 기본적으로 요구되는 요소 중 하나이다. 제한된 자원과 에너지를 갖는 센서 네트워크의 특성을 고려하여 다양한 시각 동기 기법이 제시되어 왔으나, 시각 표현 방법에 대한 고려를 한 사례는 거의 없는 실정이다. UTC TOD와 같은 전역 시각 표현 방식은 센서 네트워크의 응용을 위해 매우 유용한 방식으로 볼 수 있다. 본 논문에서는 인터넷 시각 동기 프로토콜 확장을 통해 센서 네트워크에서 전역 시각 정보를 관리할 수 있는 기법을 제시하였다.
최근 스마트폰의 등장과 무선 통신의 발전으로 원격지의 정보를 활용하여 사용자에게 편리한 서비스를 제공하는 연구가 활발하게 진행되고 있으나, 각 서비스 응용 및 센서 노드들의 특징에 따라 별도 모니터링 시스템을 설계 및 구축이 필요하다. 따라서 본 논문은 이러한 비효율성을 해결하기 위해 제안된 모니터링 시스템이 타 센서 네트워크 시스템에서 연동이 가능하도록 설계하였으며, 가스센서의 정보를 센서 네트워크를 통해 실내 가스 상태를 판단하여 위험 수준v및 상황을 스마트폰 사용자에게 알려주는 실내 가스 모니터링 시스템 제안한다.
최근에는 인터넷 및 통신망 기술의 발달과 함께 무선 센서 네트워크 기술에 대한 연구가 활발해지고 있다. 그와 더불어 무선 센서 네트워크 환경을 적법하게 사용하기 위해서, 사용자 및 센서에 대한 인증기술에 대한 중요성도 커져가고 있다. 처음으로 Das가 스마트 카드와 패스워드를 이용한 무선 센서 네트워크 환경에서의 인증 스킴을 제안한 이후로, 취약점 분석 및 안전한 인증기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 Chen 등은 스마트 카드 분실 공격에 안전한 인증 스킴을 제안하였다. Chen 등이 제안한 스킴은 효율적이지만 여전히 완전 순방향 비밀성 미보장, 익명성 미보장, GW에 의한 세션키 노출 문제와 패스워드 검사가 제공되지 못하여 발생하는 취약점들이 분석되었다. 이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 퍼지추출 기술, 타원곡선 암호, 동적 ID 기술 등을 스킴에 적용하여, 보안성이 향상된 사용자 인증 스킴을 제안하고, 제안하는 스킴의 안전성을 분석하였다.
모바일 기기와 스마트폰은 급속하게 중앙의 컴퓨터와 통신 네트워크 기기로 변화하고 있다. 최근에는 스마트폰은 프로그램이 가능하며 가속도, 전자나침판, 자이로스코프, GPS, 마이크, 카메라와 같은 저가의 고성능 내장형 센서들과 함께 출시되고 있다. 본 논문에서는 무선 가스 센싱 서비스 구조를 분석하고 스마트폰과 웹 서버를 이용한 가스 센서 모니터링 서비스를 개발한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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