유비쿼터스 센서 네트워크를 통해 수집되는 데이터는 끊임없이 변화하는 스트림 데이터이다. 이 스트림 데이터는 기존의 데이터베이스와는 매우 다른 특성을 가지고 있어서, 이를 저장하고 분석 및 질의 처리하는 방법에 대한 새로운 기법이 필요하며, 이에 대한 연구가 최근에 많은 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 센서 네트워크로부터 끊임없이 들어오는 스트림 데이터를 수집하고 이를 효율적으로 데이터베이스에 저장하는 저장 관리자를 구현하였다. 이 저장 관리자는 무선 센서 환경에서 발생하는 오류에 대한 정제, 반복적으로 센싱되는 동일한 데이터에 대한 축소 기능, 장기간의 스트림 데이터를 경동 시간 구조로 유지하는 기능 등을 제공한다. 또 이 연구에서는, 구현된 저장 관리자를 건물의 온도, 습도, 조도 등을 수집하는 건물 화재 감시 센서네트워크에 적용하여 그 성능을 측정하였다. 실험 결과, 이 저장 관리자는 스트림 데이터의 저장 공간을 현저히 줄이며, 건물 화재 감시를 위한 장기간의 스트림 데이터를 저장하는데 효과적임을 보였다.
유비쿼터스 센서 네트워크에서 센서 노드들은 불리한 환경에 배치되므로 공격자에 의해 훼손될 수 있다. 훼손된 노드들은 허위 감지 보고서들을 네트워크에 주입하는데 사용할 수 있는데 이러한 허위 보고서들은 허위 경보를 유발할 수 있을 뿐만 아니라, 네트워크의 제한된 에너지 자원도 고갈시킬 수 있다. 허위 보고서 여파를 위한 보안 기법들에서, 보안성을 결정하는 보안 경계 값의 선택은 매우 중요하다. 기존의 적응적 보안 기법들에서는 경계 값의 결정이 전체 노드들에게도 적용되어 에너지 자원을 불필요하게 소모하는 문제점을 가진다. 본 논문에서는 충분한 보안성을 제공하면서 에너지를 절약할 수 있는 보안 경계 값 결정을 위하여 재귀적 계약망 프로토콜 적용 기법을 제안한다. 보다 효과적으로 네트워크를 운용하기 위하여, 네트워크를 계층척으로 그룹핑하고, 각 그룹에 대하여 재귀적으로 계약 망 프로토콜이 적용된다. 이를 통해 베이스 스테이션에서 퍼지 로직을 사용하여 결정된 경계 값은 보안 공격이 발생한 지역에 국한되어 적용된다.
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 효율 적인 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 연관성을 통하여 OGC 표준의 국내 도입 가능성에 대한 연구를 하였다.
유비쿼터스 센서 네트워크에서 모든 센서노드들은 한정된 배터리로 통신에 참여하게 된다 기존의 인증방식을 사용하는 경우 많은 연산 수행이 필요하여 센서노드의 배터리를 과다하게 소모하여 센서노드의 동작 기간이 상대적으로 짧아지므로 네트워크 유지에 많은 어려움이 존재한다. 이 논문에서는 센서노드의 인증과정에서 전력 소비문제를 해견하기 위해 RM (RegisterManager)과 AM (AuthenticationManager)을 도입한 네트워크 구조를 제시하고, 노드의 상호인증을 통한 세션키를 발급하는 저전력 상호인증 프로토콜을 제안한다. RM과 AM은 개댈 센서노드에서 안전성을 보장하기 위해 수행되는 키 생성 및 암/복호화, 인증 과정을 센서노드 대신 처리하여 빠른 연산속도로 알고리즘을 처리한다. 따라서 센서노드의 인증에 소요되는 알고리즘 수행시간이 동일 서브넷에 존재하는 경우 평균 2.96$\%$, 서로 다른 서브넷에 존재하는 경우 평균 12.91$\%$ 빠르게 수행된다. 따라서 제안 방식은 센서 노드가 더 오랜 시간 통신에 참여할 수 있도록 하며, 센서네트워크의 크기가 증가할수록 효율적이다.
홈 네트워크는 사용자에게 많은 정보서비스를 제공하여 준다. 특히, 다양한 센서 데이터를 활용함으로써 그 서비스의 종류와 질을 풍부하게 한다. 하지만 홈네트워크는 현재 멀티미디어 서비스에 집중함으로써 그 서비스의 활용폭을 스스로 제한하고 있는 실정이다. 특히 댁내 통신망에 집중함으로써 실내의 여러 가전기기를 제어하는 데는 많은 성과를 얻고 있으나 실외의 여러 기기를 제어하는 데는 큰 성과가 나오지 않고 있다. 실외의 여러 기기는 실내의 가전기기와 다르게 특정 기능을 강조하는 형태로 구성되는 경우가 많기 때문에 여러 기능을 가진 센서보다는 한 두가지 기능을 가진 센서를 활용하여 시스템을 구성하면 되기 때문에 실내에서 센서 노드를 사용하는 것보다 훨씬 경제성도 높다고 할 수 있다. 본 논문에서는 현재 가장 많은 사용 목적을 가진 여러 가지 기능 중 동작 센서를 선택하여 이를 활용할 시스템으로 주차장 관리 시스템을 선택하여 이를 홈 네트워크에 접목하여 구현하여 보았다.
안정적인 유비쿼터스 센서 네트워크 서비스가 운용되기 위해서는 센서 네트워크 내에서 신뢰성이 확보되어야 하며, 이중에서도 전송 신뢰성의 확보는 다른 어떤 것보다 시급하다. 특히 무선 센서 네트워크의 활용이라는 측면을 보았을 때 전송 신뢰성은 단순히 안정적인 전송만을 생각하기 보다는 성능 향상이라는 부분도 생각해야 한다. 이를 위해서 본 논문에서는 전송 신뢰성 확보와 성능 개선이라는 두가지 모두를 확보 할 수 있는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 무선 환경 내에서의 자기 전달 신호를 활용하여 ACK를 대신하고 이를 바탕으로 다음 데이터의 전송을 시작하도록 한다. 성능 개선을 확인하기 위해서 제안 방법의 수학적 분석과 시뮬레이션을 통한 검증을 실시한다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제3권5호
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pp.423-443
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2009
We present the design and implementation of a unique sensing and actuation application -- the Illuminator: a sensor network-based intelligent light control system for entertainment and media production. Unlike most sensor network applications, which focus on sensing alone, a distinctive aspect of the Illuminator is that it closes the loop from light sensing to lighting control. We describe the Illuminator's design requirements, system architecture, algorithms, implementation and experimental results. The system uses the Illumimote, a multi-modal and high fidelity light sensor module well-suited for wireless sensor networks, to satisfy the high-performance light sensing requirements of entertainment and media production applications. The Illuminator system is a toolset to characterize the illumination profile of a deployed set of fixed position lights, generate desired lighting effects for moving targets (actors, scenic elements, etc.) based on user constraints expressed in a formal language, and to assist in the set up of lights to achieve the same illumination profile in multiple venues. After characterizing deployed lights, the Illuminator computes optimal light settings at run-time to achieve a user-specified actuation profile, using an optimization framework based on a genetic algorithm. Uniquely, it can use deployed sensors to incorporate changing ambient lighting conditions and moving targets into actuation. Experimental results demonstrate that the Illuminator handles various high-level user requirements and generates an optimal light actuation profile. These results suggest that the Illuminator system supports entertainment and media production applications.
응용분야를 계속 확장해가고 있는 무선 센서네트워크에서 매체접근제어 (MAC)에 관한 연구는 주로 에너지 효율을 높이는데 집중되어왔으며 전송지연(Latency)에 관한 연구는 상대적으로 적다. 그러나 센서 네트워크의 특성상 다중 홉(multi-hop) 전송이 빈번하게 일어나는 환경에서 종단 간 전송지연은 특히 시간 종속적인 응용분야에서는 중요한 성능상 제약이 될 수 있다. 본 논문에서는 분산적인 전송전력제어방식을 이용하여 다중 링크를 동시에 개설할 수 있도록 함으로써 센서네트워크의 전송 전력을 줄임과 동시에 네트워크의 공간 활용도를 향상시키고 전송지연시간을 개선 할 수 있는 매체접근제어(MAC) 방식을 제안하였다. 시뮬레이션을 통한 성능 검증 결과 제안하는 방식인 TPCS-MAC은 센서노드의 전력소모를 줄임과 동시에 특히 다중 홉(multi-hop) 센서네트워크에서 발생하는 종단 간 지연 (end-to-end latency) 문제를 개선하는 것으로 판명되었다.
무선 센서 네트워크는 다양한 센서 기술의 발전으로 환경 분석이나 산업현자에서 다양하게 적용되고 있다. 또한 무선 센서 네트워크는 설치된 지역에서의 센서를 자동적으로 모니터링 한다. 특히 매우 작은 센서들은 최근환경 분석을 위해 보다 많은 전은을 요구하며 개발되고 있다. 이러한 이유로 보다 상세한 측정 방법을 위해 다양한 재료와 어플리케이션에 의해 개발되었다. 또한 센서노드들은 저가의 저전력을 요구하는 필드를 위해 적은 전원으로 동작한다. 전원 효율은 무선 센서 네트워크의 생존시간에 매우 중요한 요소이다. 때문에 센서 노드들은 복구되기 어렵고 광범위한지역에 설치된다. 본 논문에서는 저전력과 효율을 고려한 센서 노드에 적용된 무선 센서 네트워크 알고리즘을 제안하였다.
한국정보기술응용학회 2005년도 6th 2005 International Conference on Computers, Communications and System
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pp.73-76
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2005
The advanced information and communication technology gives vehicles another role of the third digital space, merging a physical space with a virtual space in a ubiquitous society. In the ubiquitous environment, the vehicle becomes a sensor node, which has a computing and communication capability in the digital space of wired and wireless network. An intelligent vehicle information system with a remote control and diagnosis is one of the future vehicle systems that we can expect in the ubiquitous environment. However, for the intelligent vehicle system, many issues such as vehicle mobility, in-vehicle communication, service platform and network convergence should be resolved. In this paper, an in-vehicle gateway is presented for an intelligent vehicle information system to make an access to heterogeneous networks. It gives an access to the server systems on the internet via CDMA-based hierarchical module architecture. Some experiments was made to find out how long it takes to communicate between a vehicle's intelligent information system and an external server in the various environment. The results show that the average response time amounts to 776ms at fixec place, 707ms at rural area and 910ms at urban area.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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