최근 유비쿼터스 컴퓨팅 기술의 연구 동향 및 발전 추세는 다양한 센서노드들이 상황인지 및 추론, 협업을 통해 사용자들에게 상황에 맞는 최적의 서비스를 제공하는 방향으로 나아가고 있다. 이를 위해, 다양한 이기종 센서 네트워크에 대하여 상호 호환성, 통합된 통신 환경, 모니터링 그리고 데이터 처리 기능을 갖춘 WSN 미들웨어 플랫폼 개발의 필요성이 점차 부각되고 있다. 본 논문에서는 대규모 그린 하우스 내의 다양한 응용 서비스로부터 주어지는 질의들에 대한 응답을 신속히 제공하고 상황 인지를 통하여 해당 이벤트에 상응하는 action을 actuator가 수행하도록 한다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network: WSN)의 응용서비스 모델은 센서, 마이크로 컨트롤러, 무선 통신 칩셋을 결합한 센서 하드웨어에 의한 센서 네트워크, 데이터 처리를 위한 미들웨어, 사용자 서비스의 형태로 구성된다, 이러한 WSN응용은 환경모니터링, 공장자동화와 같은 분야에 적용되어 왔고, 주로 사람이 감시하기 힘든 원격 모니터링을 기반으로 하는 응용서비스에 집중되어 왔다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크의 응용모델을 기반으로 유비쿼터스 방재 시스템에 적용하기 위한 구축 고려요소에 대해 서술하고, 그 응용 범위의 적합성을 논한다. 제안하는 모델은 무선 센서 네트워크 하드웨어, 라우팅 기술, 미들웨어 구성요소, 보안정책에 관한 내용이 포함되어 있다.
유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 구현하기 위해서 가장 핵심이 되는 기술은 USN(Ubiquitous Sensor Network)기술로써 RFID(Radio Frequency Identification)와 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network WSN)를 이용한 다양한 센서 기술과 프로세서 집적 기술 그리고 무선 네트워크 기술을 이용해서 실제 물리적 환경 정보를 원격에서 손쉽게 수집하고 모니터링 하는 것을 가능하게 함으로써 기존 가상 공간의 IT 기술을 다양한 실제 환경에서 확대할 수 있도록 한다. 그러나 RFID와 WSN은 이러한 기술적 유사성과 상호 영향에도 불구하고 별 개의 연구로 인식되었으며 RFID와 WSN의 기술적인 융합에 대한 연구는 미비한 수준이다. 이러한 문제점을 인식한 EPCglobal에서는 국제 표준인 EPCglobal Network를 기반으로 RFID와 WSN 기술을 효율적으로 통합/연동할 수 있는 EPC 센서 네트워크(EPC Sensor Network)를 제안하였다. 제안된 EPC 센서 네트워크는 미들웨어에서 복합 이벤트 처리(Complex Event Processing) 기법을 이용하여 RFID와 WSN을 통해 발생되는 데이터를 단일 환경에서 통합하고, 발생된 이벤트를 EPCglobal Network를 기반으로 연동하는 기술이다. 하지만 이러한 EPC 센서 네트워크는 미들웨어에서 복합 이벤트를 검출하기 위해 복합 이벤트를 구성하는 모든 기본 이벤트가 발생하지 못하는 경우에도 계속적인 검사를 수행하기 때문에 연산 비용이 증가되는 문제점이 있다. 또한 센서 데이터의 표현을 위해 RFID 태그의 EPC를 기반으로 센서 데이터를 하나의 결합된 쌍으로 표현한다. 이것은 센서 데이터를 처리하는데 있어 반드시 EPC가 있어야 함을 의미한다. 즉, 센서 데이터만을 위한 관리 기능은 제공하지 못하는 문제점이 있다. 이러한 EPC 센서 네트워크의 문제점들을 해결하기 위하여 본 논문에서는 RFID/WSN 통합 관리 시스템을 제안한다. 제안하는 RFID/WSN 통합 관리 시스템은 첫 번째, RFID와 WSN 데이터를 인터넷 표준 프로토콜인 SIP(Session Initiation Protocol) 기반의 통합 관리 시스템을 제안하였다. 두 번째, 미들웨어에서 불필요한 복합 이벤트 검출 연산을 위하여 복합 이벤트의 최소 조건을 정의하고 조건을 만족하는 경우에만 복합 이벤트를 검출하는 알고리즘을 제안하였다. 제안하는 기법들의 성능을 평가하기 위하여 SIP 기반의 통합관리시스템을 구현하여 성능을 평가하였다.
RFID(Radio Frequency Identification)와 WSN(Wireless Sensor Network)은 기술적 유사성과 상호 영향에도 불구하고 별개의 연구로 인식되었으며 RFID와 WSN의 기술적인 융합에 대한 연구는 미비한 수준이다. 이러한 문제점을 인식한 EPCglobal에서는 국제 표준인 EPCglobal Network를 기반으로 RFID와 WSN 기술을 효율적으로 통합/연동할 수 있는 EPC(Electronic Produce Code) 센서 네트워크를 제안하였다. 제안된 EPC 센서 네트워크는 미들웨어에서 복합 이벤트 처리(Complex Event Processing) 기법을 이용하여 RFID와 WSN을 통해 발생되는 데이터를 단일 환경에서 통합하고, 발생된 이벤트를 EPC global Network를 기반으로 연동하는 기술이다. 하지만 이러한 EPC 센서 네트워크는 미들웨어에서 복합 이벤트를 검출하기 위해 복합 이벤트를 구성하는 모든 기본 이벤트가 발생하지 못하는 경우에도 계속적인 검사를 수행하기 때문에 연산 비용이 증가되는 문제점이 있다. 이러한 EPC 센서 네트워크의 문제점들을 해결하기 위하여 본 논문에서는 미들웨어에서 복합 이벤트의 최소 조건을 정의하고 조건을 만족하는 경우에만 복합 이벤트를 검출하는 알고리즘을 제안하였다. 복합 이벤트의 최소 조건을 검사하기 위하여 인덱스 기반의 질의 색인을 사용하여 복합 이벤트를 추출한다. 제안하는 인덱스 기반의 복합 이벤트 검출 알고리즘은 기존의 검출 알고리즘과 NS2 시뮬레이션을 이용하여 성능 평가를 수행하여 복합 이벤트를 검출하는 시간에서는 기존 알고리즘과 비교하여 평균 6.8msec 적게 나타났으며, 검출에 필요한 연산수는 기존 알고리즘과 비교하여 평균 226개로 적은 연산 수를 나타내었다. 결과적으로 기존 알고리즘에 비해 복합 이벤트 검출을 위해 제안하는 알고리즘이 우수한 성능을 나타내었다.
본 논문에서는 WSN(wireless sensor networks)과 RFID(radio frequency identification) 시스템을 통합하여 이용할 수 있는 통합 RFID 미들웨어에서의 효과적인 캐슁 기법을 제시한다. 통합 RFID 미들웨어가 운영되는 환경은 연결된 RFID리더로부터 대규모의 데이터가 입력되고, 다수의 무선 센서로부터 끊임없이 데이터가 입력되는 상황을 가정하고 있으며 또한 특정 목적을 위해 과거에 센서로부터 입력되어 분산 저장되어 있는 히스토리 데이터도 활용될 수 있음을 가정하고 있다. 따라서 캐슁 기능을 구비한 특정 미들웨어 레이어에서 센서 노드로부터 수신되는 연속 데이터와 분산 저장되어 있는 히스토리 데이터에 대한 신속한 질의 및 응답을 위한 효율적 데이터 처리가 절실히 요구된다. 이를 위하여 본 논문에서 제안되는 캐슁 기법은 기존의 캐슁 기법 기반으로 통합 RFID 미들웨어에 특화하여 데이터 처리의 효율을 높이기 위하여 두가지 방법을 제시하고 있으며, 이는 처리 데이터의 유형에 따라 DSC(data stream cache)와 HDC(history data cache) 로 구분된다. 제안된 캐슁 기법은 다양한 파라미터를 이용한 실험을 통하여 신속한 질의 및 응답이 이루어짐을 보여주고 있다.
Efficient Query processing and optimization are critical for reducing network traffic and decreasing latency of query when accessing and manipulating sensor data of large-scale sensor networks. Currently it has been studied in sensor database projects. These works have mainly focused on in-network query processing for sensor networks and assumes homogeneous sensor networks, where each sensor network has same hardware and software configuration. In this paper, we present a framework for efficient query processing over heterogeneous sensor networks. Our proposed framework introduces query processing paradigm considering two heterogeneous characteristics of sensor networks: (1) data dissemination approach such as push, pull, and hybrid; (2) query processing capability of sensor networks if they may support in-network aggregation, spatial, periodic and conditional operators. Additionally, we propose multi-query optimization strategies supporting cross-translation between data acquisition query and data stream query to minimize total cost of multiple queries. It has been implemented in WSN middleware, COSMOS, developed by ETRI.
In the electric power industry, It is important that the supply of energy must always be guaranteed. To satisfy these requirements, various forms of technologies are needed, such as RFID tag, reader, sensor network, middleware and so on. WSN (Wireless Sensor Network) technologies of the electric power industry are in the early stage and there is no clear guideline for developing electric facility management system using WSN. Relevant experience is limited, the challenge will be to derive requirement from business practice and to determine whether it is possible or not. To explore this issue, we focus on researching and field test of prototype system in Korea Electric Power Corporation (KEPCO). In this paper we describe requirement from power industry. And we introduce design and implementation of the power facility monitoring system.
최근 웹을 기반으로 하는 소프트웨어가 발전하면서, 웹을 통한 서비스가 점차 증가하고 있다. 이것 때문에 많은 연구기관과 보고서들이 웹을 소프트웨어의 플랫폼이라고 부르고 있다. 이렇게 웹 기술이 발전하는 동안 Wireless Sensor Network(WSN)의 미들웨어와 응용 서비스는 데스크탑의 운영체제 기반에서 개발되었다. 그래서 WSN의 기술은 데스크탑 어플리케이션의 한계점을 가지고 있다. 그리고 센서 노드의 하드웨어와 밀접한 관련이 있는 강 결합(Tightly-Coupled) 구조 때문에 WSN의 통합, 응용 서비스 배포, 유지보수 관리 등에 어려움이 있다. 이와 다르게 Web 은 약 결합(Loosely-Coupled)이고 개방된 시스템이기 때문에 Web Service 나 Rich Internet Application(RIA)는 이러한 한계점을 해결할 수 있도록 도와준다. 특히 RIA는 웹 어플리케이션이지만 데스크탑 어플리케이션과 비슷한 사용자환경과 다양한 통신방법을 제공하기 때문에 WSN 응용서비스의 플랫폼이 될 수 있다. 본 연구에서 WSN의 연결성과 접근성을 인터넷으로 확장시키고 RIA를 적용하여 실시간 메시지 시스템을 제안한다.
최근 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Networks : WSN)는 환경 감시(environment tracking), 개인 건강 상태 감지(personal health status monitoring) 등 실생활의 다양한 분야에서 활용되며, 우리의 일상생활에 많은 변화를 주고 있다. 이에 따라 무선 센서 네트워크 상에서 다양한 응용의 개발을 지원하기 위해, WSN 미들웨어의 연구가 활성화되었다. 그러나 개발된 미들웨어들은 각기 다른 개발 목표를 지니고 있기 때문에, 상호간의 비교가 난해하다. 이에 본 연구에서는 WSN 미들웨어를 응용 관점에서 분류하고 분석한다. 이를 위해 첫째, 센서 노드 미들웨어들의 개발 목표에 기반한 특성들을 살펴본다. 둘째, 각 응용 분야에 따른 미들웨어의 분류를 제시한다. 마지막으로 각 미들웨어의 강점 및 약점에 대하여 분석한다.
IEEE 802.15.4 기반의 WSN(Wireless Sensor Network)과 TCP/IP기반의 PN(Public Network)의 중계를 담당하는 WSN Gateway는 이 두 개의 네트워크를 기반으로 하는 핵심 기술에 속한다. WSN Gateway는 하드웨어에 대한 성능을 충분히 활용하면서, 다수의 센서 노드로부터 다양한 종류의 패킷을 불특정 시간에 수신해야 하기 때문에 소프트웨어에 대한 복잡성이 높고 구현이 난해하다. 이러한 문제들을 해결하기 위해, 이 논문에서는 패킷을 식별하는 효율적인 이벤트 검출 구조와, '트랜잭션'이라는 프로토콜의 구현 단위를 제안한다. 제안한 네트워크 프레임워크를 적용한 결과, 소프트웨어의 복잡성을 낮출 수 있었다. 또한, 다양한 성능 요구 사항을 반영할 수 있는 유연한 소프트웨어 구현 환경을 제공하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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