유비쿼터스 홈(U-Home)에서 사용자의 편의를 극대화 하기위해서 상황인지 기술이 필요하다. 현재 상황인지 기술에 대한 연구는 PC(Pesonal Computer) 시스템 상에서 이뤄지고 있다. 하지만 홈 네트워크 환경에서 사용하는 홈서버나 홈게이트웨이에서 상황인지 기술을 적용하기 위해서는 임베디드 시스템 상에서의 구현이 필수적이다. 본 논문에서는 상황인지 미들웨어인 UTOPIA에 대해 분석하고 임베디드 시스템 상에서 구현할 방법에 관해 살펴본다.
최근 네트워크의 전송 대역이 넓어지고 네트워크 전송 기술이 발전함에 따라 네트워크 통신의 실시간성을 만족하기 위한 요구사항 중 종단 호스트가 중요한 병목 지점으로 부각되고 있다. 종단 호스트에서의 처리 과정에서 발생할 수 있는 병목 현상은 사용자 공간과 커널 공간의 전환, 커널의 네트워크 모듈 처리, 네트워크 모듈에서 디바이스 드라이버로 데이터의 전달 과정에서 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이 중 첫 번째 병목지점에 대한 개선 방안으로서 커널과 사용자 공간 사이에 복사를 없애는 기법과, 세 번째 병목지점에 대한 개선 방안으로서 새로운 패킷 처리 구조를 제안 한다. 이를 통해 종단 호스트에서 데이터 처리 시간을 단축함으로써 실시간성을 지원하고, 부가적으로 시스템 리소스와 네트워크 대역사용을 줄일 수 있다. 또한 시스템의 자원이 충분치 않은 임베디드 시스템에 적용 시 더 큰 효과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
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.
최근 핵심어 검출 시스템은 유비쿼터스 홈네트워크의 UI(User Interface) 기술로써 각광받고 있다. 핵심어 검출 시스템은 TV, 라디오, 떠드는 소리 등과 같은 동적 생활 잡음에 매우 취약하다. 특히, 실제 임베디드 DSP(Digital Signal Processor) 환경에서는 상대적으로 CPU(Central Processing Unit) 연산능력이 떨어지므로, 실시간으로 입력되는 음성을 인식하기가 어려워 인식율은 급격히 하락하게 된다. 본 논문은 임베디드 DSP 환경에서 원활한 연속음성인식을 수행하기 위하여 '나래야', '홈매니저'등과 같은 호출명령어를 선정하고 잡음을 포함한 묵음구간과 호출명령어로 구성된 최소의 인식네트워크를 토큰으로 구성하여 입력된 음성에 대해 실시간 음성인식을 계속적으로 수행한다.
Mobile Telemedicine은 의료진과 환자간의 정보교환을 제공하기위한 일반적인 기술로 사용되어지고 있다. 또한 유비쿼터스 센서 네트워크의 기술을 활용하여 의료진은 원격지 환자의 다양한 생체데이터를 획득하고자 한다. 본 논문은 임베디드 리눅스 운영체제를 기반으로 Intel X-Hyper PXA255 ARM CPU를 이용하여 구현한 RFID 리더 시스템에서 RFID 리더에서 수신되어진 환자의 태그 정보를 무선 LAN을 통하여 인터넷에 연결되어진 병원의 MySQL서버에 전달하는 기능을 수행하는 RFID 리더 플랫폼의 설계 및 구현을 위한 것이다. 구현되어진 임베디드 리눅스 기반의 RFID 리더는 크게 RFID 모듈, ARM 프로세서, RS-232 인터페이스, 무선 LAN 등으로 구성되고, 제안된 논문은 RFID의 개념 및 리더의 동작원리를 소개하고 임베디드 리눅스기반에서 QT 및 MySQL을 사용하여 구현되어진 리더플랫폼을 제안하고 구현한다.
Xilinx 사의 SPARTAN-3E는 50만 게이트 급의 FPGA를 사용하며 소프트 코어 형태의 마이크로블 레이즈 (MicroBlaze) 프로세서를 사용하여 주변기기를 설계할 수 있는 버스 시스템을 갖추고 있다. 이러한 임베디드시스템은 마이크로프로세서를 주축으로 센서 노드에서 정보를 받아 네트워크 게이트웨이로 일정 간격으로 받은 정보를 메인 서버에 저장하는 개념으로 독거노인들의 동선을 파악할 수 있고 돌발상황을 방지하는 데 적용이 가능하다. 본 논문에서는 이러한 FPGA 시스템을 사용하여 CPU와 플래쉬 메모리 기반의 독거노인 모니터링 디바이스 임베디드 시스템을 설계하였다. 이러한 하드웨어 시스템은 소프트웨어 독거노인 관리 시스템과 유기적으로 결합하여 전체 독거노인 관리 시스템에 유용하게 사용될 수 있다.
프로세스의 우선순위는 임베디드 시스템에서 수행되는 여러 가지 작업들의 중요도 또는 작업마감 시간의 임박성에 따라 결정되기 때문에 프로세스의 입출력 작업 시에도 반영되어야 한다. 하지만 많은 임베디드 운영체제들은 기존의 범용 운영체제를 기반으로 설계되었기 때문에 입출력 작업 시 프로세스의 운선순위를 반영하지 못하고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 새로운 통신 프로토콜 스택 구조를 제안하고 이를 임베디드 리눅스에 구현한다. 또한 본 논문은 이더넷이 산업용 기기 등의 연결에 활용될 수 있음에 주목하고 독립 이더넷 네트워크에 적합한 전송 프로토콜을 제안한다. 측정 결과 제안된 프로토콜 스택 RTDiP($\underline{R}eal-\underline{T}ime\;\underline{Di}rect\;\underline{P}rotocol$)은 UDP/IP와 비교하여 단방향 통신 지연시간을 최대 59% 감소시켰으며 통신처리율을 최대 155% 향상시킬 수 있음을 보인다. 또한 낮은 우선순위를 갖는 배경 통신 프로세스에 의해서 UDP/IP는 532%가 단방향 통신 지연시간이 증가하나, RTDiP은 2% 미만의 증가만을 보임으로써 프로세스의 우선순위에 따라 패킷 처리가 이루어지고 이를 통해서 실시간 통신을 지원해줄 수 있음을 보인다.
임베디드 웹서버는 여러 가지 형태의 입출력장치와 지능형 정보기기틀을 인터넷에 손쉽게 접속할 수 있게 하는 초소형 웹 서버로서, 임베디드 웹서버의 적용 영역은 가정, 빌딩 및 공장 등의 전 영역에 걸쳐 있다. 지능형 정보기기를 인터넷에 접속하여 원격지에서 기기를 감시 및 제어를 하기 위해서는 웹 컨텐츠의 제공을 주목적으로 하는 일반서버 컴퓨터와는 다른 임베디드 운영체제를 이용한 전용화된 서버가필요하다. 본 논문에서는 순수 소프트웨어 솔루션으로 구현되는 웹서버로서 전체적인 시스템의 데모를 구현하는 것을 목적으로 인터넷을 통해 P2P 로 연결된 임베디드 센서들을 원격으로 데이터를 추출하고, 이를 제어하는 틀을 구성하는데 초점을 두었으며 ARM intel StrongARM SA-1110 프로세서를 기반으로 한 타켓보드에 임베디드 운영체제로서 리녹스를 포팅 하였고, 네트워킹 기능을위하여 이더넷을 기반으로 한 기본적인 네트워크 프로그램을 동작 시켰다.
모바일 통신, 센서 네트워크, 웨어러블 컴퓨터 등 IT 응용기술 분야의 급속한 발전으로 인하여 매우 다양한 영역에서 임베디드 소프트웨어의 요구가 증가하고 있다. 이러한 다양한 응용영역에서 저전력을 소모하는 임베디드 소프트웨어의 개발은 배터리를 이용한 전원공급 시스템으로 인하여 매우 중요하게 여겨지고 있다. 따라서 본 논문에서는 임베디드 소프트웨어의 개발 과정에서 소모전력 특성을 고려하는 소프트웨어 개발 기법에 대하여 제안한다. 일반적으로 소프트웨어의 소모전력은 코드 기반 분석을 통해 절감할 수 있지만, 이 경우는 소프트웨어를 다시 개발할 수도 있는 문제점을 가지고 있다. 따라서 저전력 소모에 대한 요구사항을 기반으로 소프트웨어 개발 과정에서 소모전력을 감소시켜야 하는 방법이 필요하다. 제안하는 소모전력 절감을 위한 임베디드 소프트웨어 개발 프로세스는 다양한 응용분야에서 활용되는 모바일 시스템의 개발에 활용하여 소모전력 측면에서의 경쟁력있는 소프트웨어의 개발이 가능하게 할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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