본 논문은 USN(Ubiquitous Sensor Networks) 구축에 활용될 WMN(Wireless Mesh Networks) 기반의 미들웨어 설계에 대해 기술한다. WMN 기반의 미들웨어는 넓은 범위에 걸쳐서 분산되어 있는 센서 디바이스들로부터 상황인지에 필요한 데이터들을 WMN을 통해 미들웨어와 연동하는 기술이다. 본 논문에서 제안하는 WMN기반의 미들웨어는 WMN을 활용하여 인프라 구축이 미흡한 곳에서 정보 교환을 가능하게 하고, 특정 센서로부터 발생된 이벤트를 Context-awareness를 통해 종합적으로 분석한 결과를 바탕으로 사전에 사용자에 의해 설정된 제어값을 참조하여 주변장치를 실행한다. 미들웨어는 센서 네트워크 관리와 응용서비스를 상호 분리하여 각각의 기능을 수행한다.
최근 들어 마이크로컨트롤러가 물리적인 환경을 정교하게 제어하고 감시하기 위해서 센서 네트워크에 사용되고 있다. 응용프로그램이 더욱 더 정교해짐에 따라 설계와 개발과정이 복잡하게 되었고 그 결과로 복잡성을 제어하고 코드의 호환성을 위한 추상화를 제공해주기 위해서 운영체제가 필요하게 되었다. 본 논문에서는 센서 네트워크를 위해 설계된 저전력 실시간 운영체제, UbiFOS-USN을 소개하고, 센서 네트워크에서 일반적으로 사용되는 초소형, 저전력 마이크로 컨트롤러에 적합한 UbiFOS-USN의 특징에 대해서 기술한다. 실험 결과를 통해서, UbiFOS-USN이 시스템 성능과 메모리 요구사항 측면에서 센서 네트워크에 효율적임을 보여준다.
Integrated development environment (IDE) plays an important role in reducing the developm ent time, thereby improving software development productivity. In recent years, ubiquitous sensor networks (USNs) have become increasingly popular. However their application software is developed mostly using command-line-based tools. Such a development process is not only likely to be error-prone but also inconvenient to debug errors. This paper describes a novel IDE for USN application developers called Nano Esto that provides a single, consistent, and integrated environment for building and executing USN applications. The Nano Esto helps the developers edit and cross-compile source code and download the executable image to the program memory of sensor nodes with just a few button clicks. It also provides support for configuring an application-specific kernel, simulating a wireless sensor network, and estimating power consumption in each sensor node. Currently, Nano Esto runs on Linux as well as on Windows with the same look and feel.
If industrial disasters happen at workplace, work's desires of workers and business activities may be dispirited. Especially, industrial disasters frequently happen in the field of heavy and chemical industry companies. According to report of the korea occupational safety and health agency(KOSHA), damage due to industrial disasters is more 5 times than losses due to industrial strifes. Thus, in these manufacturing companies, a safety management field for preventing industrial disasters is emerging as an important factor of business activities. This paper proposes an industrial disaster prediction model for safety management and also implements industrial safety management system(after this, is called as u-Safety system) based on the proposed model using ubiquitous computing technologies like USN(ubiquitous sensor networks) which are given much attention among recent information technologies. The implemented system is successfully operating in the shipbuilding division of 'H' companies.
USN(Ubiquitous Sensor Network) 환경에서 센싱(sensing)된 데이터는 개인의 프라이버시 및 기업의 비밀 정보와 관련되어 있지만 일반 네트워크에 비해 보안에 취약한 특성을 가지고 있다. 즉, USN은 센서 정보의 도청, 비정상적인 패킷의 유통, 메시지의 재사용, 데이터 위변조 공격, 서비스 거부 공격 등에 쉽게 노출되는 취약점을 가지고 있다. 따라서 USN 환경에서 센서 노드들의 사이의 안전한 통신을 위해서는 반드시 키가 필요하다. 본 논문에서는 센서 네트워크의 특성을 고려한 ECDH 알고리즘을 이용하여 클러스터 기반 키 분배 프로토콜인 KDPC(Key Distributed Protocol based on Cluster)을 설계한다. 그 결과, 데이터 위변조 공격을 탐지하고, 센싱된 데이터의 노출을 방지함으로써 안전한 USN 환경을 제공할 수 있다.
센서 네트워크는 무선통신기술의 발전에 힘입어 다양한 응용분야에서 센서들을 이용함으로써 무인화와 자동화를 가능하게 하고 있다. 센서 네트워크를 가능하게 하는 기술 중의 하나는 센서로부터 얻어지는 정보들을 효율적으로 수집하고 분석해서 자동적으로 제어하는 역할을 담당하는 USN(Ubiquitous Sensor Network) 미들웨어 기술을 꼽을 수 있다. 논문에서는 버섯재배 시스템의 구현을 사례로 하여, 버섯재배 응용을 위한 USN 미들웨어 설계를 수행하는 과정에서 요구되는 효율적인 소프트웨어 아키텍처 개발방법론을 다루고 있다. 특히, 아키텍처 설계방법 중 아키텍처 패턴을 효율적으로 이용하는 방법을 제안하고, 사례 시스템의 설계에 개선된 방법을 적용해 봄으로써 타당성을 검증하고자 하고 있다. 아울러, 기존의 소프트웨어 아키텍처 연구에서 간과되고 있는 소프트웨어 아키텍처를 위한 품질속성들을 검토하고, 정리하여 함께 제시하고 있다.
USN(Ubiquitous Sensor Network)은 u-city, u-Health 등과 같은 영역에서의 다양한 서비스를 통해 유비쿼터스 사회에서 u-life 실현을 가능하게 하는 핵심 인프라이다. 따라서 u-Life의 핵심 기술인 USN 기술에 대한 국내 표준화 확립을 위한 연구가 필요하다. 현재 USN에 대한 표준 현황은 센서 노드 구현을 위한 기술과 센서 노드들 사이의 에너지 효율적인 통신을 위한 프로토콜 및 기존의 망과 연동을 위한 기술 표준 및 연구가 대부분이다. 그러나 센서 네트워크와 USN 응용을 위한 이기종 센서 네트워크의 통합관리, 센싱 데이터 관리 및 USN 데이터베이스 구조 정의 등과 같은 응용 및 미들웨어 부분에서의 표준 및 연구는 아직 까지 미약한 수준이다. 이에 본 논문에서는 국내 센서 네트워크 서비스의 표준 개발 및 센서 응용 및 미들웨어 부분에서의 표준화된 플랫폼 기술을 위해 OGC(Open Geospatial Consortium)의 SWE(Sensor Web Enablement)를 구성하는 관련 표준 분석과, 국내 TTA(Telecommunications Technology Association) 관련 표준과 상호 연관성 및 OGC 기반 서비스 플랫폼 적용 가능성에 대한 분석을 통한 센서 네트워크상의 표준 서비스 플랫폼 아키텍처에 대한 연구를 하였다.
본 논문은 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 위한 관리 프레임워크(SNMF)를 설계하고 구현한다. SNMF는 센서 네트워크의 자동적인 관리와 에너지 효율적인 관리를 위하여 정책 기반 관리(PBM) 기법을 사용한다. SNMF는 PBM 기법을 적용하기 위하여 경량의 정책 분배 프로토콜인 TinyCOPS-PR 프로토콜을 설계하고, 하위 수준 정책을 표현하는 USN PIB를 정의하였다. 이로써 관리자에 의해 정의된 추상적인 상위 수준 정책은 구체적인 하위 수준 정책으로 변환되어 센서 노드에 적용됨으로써 원하는 관리 행위를 성취하게 된다. 관리자로부터 정책을 수신한 센서 노드는 자신의 지역 정책에 따라 지역적인 관리 행위를 수행함으로써 적은 에너지 소비로 인해 전체적인 네트워크의 생존성을 향상시킬 수 있으며, 관리자의 개입을 최소화함으로써 자동적인 네트워크 관리를 실현할 수 있다.
The multi-scenario topology of multi-channel hybrid ubiquitous sensor networks (USNs) is studied and a novel link auto-diversity cross-layer cooperative scheduling scheme is proposed in this paper. The proposed scheme integrates the attributes of the new performance evaluation link auto-diversity air-time metric and the topology space in the given multi-scenario. The proposed scheme is compared with other schemes, and its superiority is demonstrated through simulations. The simulation results show that relative energy consumption, link reception probability, and end-to-end blocking probability are improved. The addressing ratio of success with unchanged parameters and external information can be increased. The network can tolerate more hops to support reliable transportation when the proposed scheme is implemented. Moreover, the scheme can make the network stable. Therefore, the proposed scheme can enhance the average rate performance of the hybrid USN and stabilize the outage probability.
유비쿼터스 센서 네트워크 (USN)의 노드에서 노드의 에너지가 한정되어 있기 때문에 센서 네트워크의 수명을 연장하기 위해서는 각 노드의 에너지 소모를 가능한 균일하게 하여야 한다. USN에서 라우팅 프로토콜로서 많이 도입이 되어 지고 있는 AODV는 각 노드의 잔여 배터리 전력량을 고려하지 않고 경로를 채택하므로 각 노드의 불균형적인 전력 소모 현상이 심각하게 발생한다. 본 논문에서는 AODV를 수정하여 각 센서 노드의 패킷 중계량에 따라 적응적으로 그 중계량을 제어하여, 특정 노드에 트래픽이 몰리는 것을 방지하고 전체 네트워크의 수명을 높일 수 있는 기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안한 알고리즘을 센서 네트워크에 적용했을 때, 각 센서 노드의 패킷 중계량이 비슷하게 유지됨으로써 USN의 동작 수명을 높일 수 있음을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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