유비쿼터스 기술의 발전과 함께 센서 네트워크는 다양한 분야에서 활용되고 있다. 그 중 특히 의료 분야는 중요한 응용 분야 중의 하나로 바디 센서 네트워크의 표준화 동향과 함께 관심이 집중되고 있다. 의료 센서 네트워크는 기존의 일반적인 환경의 센서 네트워크와는 다른 의료 환경만의 특징들을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 이와 같은 특징들을 반영하여 계층적인 의료 센서 네트워크 구조를 제안하였고, 계층적인 구조를 바탕으로 하여 센싱 데이터 전송 방식을 소개하였다. 즉, 효율적인 센싱 데이터 전송을 위해서는 환자들의 요구 사항과 건강 상태를 고려하여 각 센서 노드들에게 우선 순위(Priority)와 경계값(Threshold Value)을 주었다. 이를 통해 클러스터 헤드에서 응급 데이터를 우선적으로 빠르게 베이스스테이션으로 전송하도록 하였다. 또한 이와 같은 구조와 전송 방식을 바탕으로 센서 네트워크를 위해 Eschenauer와 Gligor가 제안한 키 메커니즘을 기반으로 하여 새로운 키 관리 기법을 제안하였다. 이는 각 클러스터 헤드들이 높은 우선 순위를 갖는 응급 노드들에 대해서 이웃 클러스터로 응급 노드와의 키를 미리 전송해주는 Key Provisioning 방법을 사용하여 응급 노드들에 대해서 키 설립을 준비하도록 하여 키 설립이 보다 빠르게 이루어지도록 하였다. 이를 통해 키 설립 지연으로 인한 데이터 전송의 기다림 없이 바로 응급 노드들의 데이터를 클러스터 헤드로 전송할 수 있도록 한다. 이와 같은 계층적인 구조에서의 데이터 전송 방식과 이를 바탕으로 제안한 키 관리 기법은 수식 및 QualNet 시뮬레이터를 사용한 시뮬레이션을 통하여 네트워크 트래픽 오버헤드와 에너지 소모량을 분석하였으며, TmoteSKY 센서보드를 사용해 구현함으로써 그 효율성을 증명하고 실제 응용환경에서의 실현가능성을 입증하였다.
무선 센서 네트워크는 언제, 어디에서든, 때와 장소를 가리지 않고 사용자가 원하는 서비스를 제공해주는 시스템이다. 특히, 바이오 센서를 이용한 의료센서네트워크는 생명공학, 의료공학 분야에서 활발하게 활용이 되고 있다. 의료센서네트워크에서는 사용자가 시간적이나 공간적 제약을 받지 않고 집에서 건강을 모니터링 할 수 있는 환경이다. U-healthcare환경에서 긴급 상황이 발생 했을 때 빠르게 환자를 도와줄 수 있으며, 병원에서도 손쉽게 환자를 관리 할 수 있다는 장점을 갖는다. 이 환경에서는 개인의 건강과 생명에 직결된 데이터가 송수신되므로 개인의 프라이버시 보장과 데이터의 보안이 가장 중요한 요소이다. 본 논문에서는 휴대폰을 이용한 사용자 인증 방안과 데이터의 종류에 따라 긴급모드와 일반모드의 구분을 두어 안전하면서도 빠르게 데이터를 전송하는 방안을 제안하였다.
빠르게 변화하는 유비쿼터스 시대에서의 센서 네트워크는 필요한 모든 사물에 전자태그(RFID)를 부착하고 이를 통해 사물의 인식 정보를 기본으로 주변의 환경정보를 탐지하여 실시간으로 정보를 축적하고 이용하는 기술로서 U-보건의료 행정서비스 구축 모델에 대하여 논문을 작성하였다. 종종 발생하는 영유아 예방접종의 부작용과 AIDS등 전염성 보균자에 대한 철저한 관리가 어려운 점을 착안하여 RFID칩을 활용하여 보다 더 나은 보건의료 행정서비스를 구축하는 데 목적으로 하였다.
지능형 센서, 마이크로전자공학 및 집적회로, SoC (system-on-chip) 설계와 저전력 무선통신의 급속한 발달로 소형 지능형 센서노드의 개발을 촉진하여 왔다. 이러한 센서 노드는 인체센서네트워크(Body Sensor Network;BSN)의 개발에 초석이 되며, 향후 이 분야의 급속한 발전을 기대하게 된다. 초 저전력 RF 기술의 발전은 침투식 및 비침투식 장치들이 원격 단말과 데이터 전송을가능케 하며, 환자를 장기간 모니터링하여 의료 전문가에게 실시간으로 피드백 함으로써 건강관리 시스템의 일대 혁신을 일으키고 있다. 본 기고에서는 이식형 의료 장치들간의 무선통신 방법과 BSN 분야에서의 최근 기술적 발전동향에 주안점을 두어, 인체 내장형 및 인체 부착형 통신 네트워크 구조를 파악한 후, 이들 분야에서 미해결 쟁점과 난제에 관하여 분석하였다.
IT 정보 기술발전에 힘입어 시간과 장소에 제약받지 않고 언제, 어디서나 네트워크 서비스를 이용할 수 있는 유비쿼터스 시대에 우리가 살고 있다. 이러한 유비쿼터스 환경에서 자주 언급되고 핵심 기술로 부각되고 있는 것이 USN(ubiquitous sensor network)의 센서(sensor) 기술이며, 센서를 이용한 응용 기술 연구가 활성화되어 있다. 이러한 센서 기술 개발로 유비쿼터스 환경이 진일보 우리 생활에 영향을 미치고 있지만 향후 센서를 이용한 실생활 접목 기술 또한 더욱 활성화 될 것으로 보인다. 이에 본 논문에서는 유비쿼터스 환경에서 기본으로 구성되어야 할 기술인 센서 네트워크에 대한 개요를 살펴본다. 또한 센서로부터 생체 데이터 획득(예, 체온, 맥박 등)을 센서로부터 실시하여 질병 진단을 수행하기 위한 운영체제를 살펴보며, 본 연구를 기반으로 구축하게 될 센서를 이용한 의료진단 시스템 데이터 모델링과 의료진단 시스템 구축을 위한 구정에 관하여 살펴본다.
유비쿼터스 센서네트워크는 저 전력 무선통신, 초소형 마이크로프로세서, Ad-Hoc네트워크, MEMS등 다양한 종류의 센서들과 임베디드 시스템의 기술 발전을 기반으로 모든 사물에 컴퓨팅 능력 및 무선통신 능력을 부여하여 "언제", "어디서나" "어느 것"과도 사물들끼리의 통신이 가능한 환경을 구현하는 것이다. 이러한 무선센서네트워크의 응용 분야는 산업 전반에서 일상생활에 이르기 까지 수많은 분야에 응용되어지며, 군사용. 교통, 환경 감시, 의료분야, 홈 네트워크, 빌딩 제어 등 다양한 분야에 응용될 수 있다. 이에 본 논문에서는 무선 센서네트워크 노드인 MicaZ와 자기센서를 이용하여 자기장을 감지하고, 얻어진 데이터를 MS-SQL 데이터베이스에 저장하고 저장된 데이터를 이용하여 자성체의 이동경로 추적 및 위치제어에 관하여 연구하였다.
유비쿼터스 센서네트워크는 저 전력 무선통신, 초소형 마이크로프로세서, Ad-Hoc네트워크, HEMS등 다양한 종류의 센서들과 임베디드 시스템의 기술 발전을 기반으로 모든 사물에 컴퓨팅 능력 및 무선통신 능력을 부여하여 언제, 어디서나, 어느 것과도 사물들끼리의 통신이 가능한 환경을 구현하는 것이다. 이러한 무선센서네트워크의 응용 분야는 산업 전반에서 일상생활에 이르기까지 수많은 분야에 응용되어지며, 군사용, 교통, 환경 감시, 의료분야, 홈 네트워크, 빌딩 제어 등 다양한 분야에 응용될 수 있다. 이에 본 논문에서는 무선 센서네트워크 노드인 MicaZ와 자기센서를 이용하여 자기장을 감지하고, 얻어진 데이터를 MS-SQL 데이터베이스에 저장하고 저장된 데이터를 이용하여 자성체의 이동경로 추적 및 위치제어에 관하여 연구하였다.
노약자나 만성질환자를 위하여 가정에서 분산된 무선센서네트워크 노드를 사용하는 무선센서네트워크 기반의 생체신호 모니터링 시스템을 구현하였다. 본 논문에서의 생체신호 모니터링 시스템은 가장 중요한 생체 신호인 ECG와 체온을 계측하도록 구성하였으며, 무선센서 노드를 사용하여 원격지의 병원서버 또는 의사의 PC, PDA에 연결된 베이스스테이션으로 Ad-hoc 네트워크를 통해 환자 또는 노인의 건강정보를 전송하는 시스템 구현에 목적을 두고 있다. 본 시스템을 통해 환자의 의료장비 비용을 절약 할 수 있을 뿐만 아니라 센서 노드는 무선센서네트워크의 강점인 Ad-hoc 통신이 가능하면서 저전력으로 동작하여 배터리의 수명을 연장할 수 있는 특징을 가진다. 또한, 병원의 한층 전체의 환자나 여러 환자가 거주하는 가정 또는 시설에서 하나의 PC(또는 서버컴퓨터)로 시스템 구성이 가능하도록 시스템을 구현함으로서 베이스스테이션에서 멀리 떨어져 있는 환자의 생체 신호도 Ad-hoc 네트워크를 통해 베이스스테이션까지 전송이 가능하였으며, 이동성 제공 및 홈 환경에서 사용자에게 편리함을 가져올 수 있으리라 예상된다.
무선 센서 네트워크는 화산 감시, 전장 감시, 동물 서식지 감시, 건축물의 감시, 농장 관리, 의료분야등 다양한 분야에서 연구되고 있다. 국내에서도 국가 정책 사업으로 교량 및 건축물의 균열 감시, 표적의 침입 탐지 및 식별을 위한 무선 센서 네트워크 연구가 활발히 진행 중이다. 특히, 무선 센서 네트워크의 다양한 분야의 연구 중에서 철조망을 이용한 표적의 침입 탐지 및 식별에 관한 연구는 산업 시설, 보안지역, 교도소, 군사지역, 공항 등 다양한 분야에서 사용된다. 현재 철조망 감시는 대부분 유선 센서 노드를 통한 유선 센서 네트워크 환경에서 이루어지고 있다. 기존의 유선 센서 네트워크는 높은 데이터 전송률을 통해 수신되는 높은 정보의 신호를 이용하여 고속 푸리에 변환에 의한 신호의 주파수 분석 기법을 사용해 왔다. 하지만, 유선 센서 네트워크의 높은 데이터 전송률과 비교하여 무선 센서 네트워크의 센서 노드는 유선 센서 네트워크에 비해 매우 낮은 데이터 전송률을 가진다. 따라서 무선 센서 네트워크에서 수신되는 신호의 정보가 매우 낮고, 유선 센서 네트워크에서 사용된 고속 푸리에 변환에 의한 신호의 주파수 분석에 따른 주파수별 특징 추출을 할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 철조망 감시를 위한 높은 데이터 전송률을 보장하는 유선 센서 네트워크에 비해 제한된 통신자원과 센서 노드의 낮은 데이터 전송률로 인해 수신되는 한정적인 신호의 정보를 이용한 무선 센서 네트 워크에서 철조망의 표적 침입 탐지 및 식별을 위한 특징 추출 알고리즘을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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