현대사회의 정보화 기반 시스템은 매우 빠른 속도로 변하고 있으며, 무선통신과 센서 네트워크 분야 또한 변하고 있다. 센서 네트워크 분야에서는 RFID 태그를 이용하여 홈 네트워크, 각종 제어시스템, U-헬스케어 시스템과 물류 유통에 까지 그 영역을 확장하고 있다. 이중 RF태그를 이용한 제어 분야에 대한 연구는 본격적인 서비스 인프라를 지향하기 위해 진행되고 있으며, 각종 이력 정보와 주변 환경 정보를 센싱하고 제어하는 지능형 센서네트워크 구축을 위한 핵심 영역이 되고 있다. 본 논문에서는 이러한 취지의 한 기반으로 RFID 기술을 선박에 적용하여 선박 내 인원의 출입의 통제시키고 안전사고 방지를 위한 선박 내 보안과 안전을 위한 인원 관리시스템을 설계하고 구현하였다.
Energy harvesting from the environment has been of great interest as a standalone power source of wireless sensor nodes for Ubiquitous Sensor Networks(USN). In particular, the piezoelectric energy harvesting from ambient vibration sources has intensively researched because it has a relatively high power density comparing with other energy scavenging methods. Through recent advances in low power consumption RF transmitters and sensors, it is possible to adopt a micro-power energy harvesting system realized by MEMS technology for the system-on-chip. However, the MEMS energy harvesting system has some drawbacks such as a high natural frequency over 300 Hz and a small power generation due to a small dimension. To overcome these limitations, we devised a novel power generator with a spiral spring structure as shown in the figure. The natural frequency of a cantilever could be decreased to the usable frequency region (under 300 Hz) because the natural frequency depends on the length of a cantilever. In this study, the natural frequency of the energy harvester was a lower than a normal cantilever structure and sufficiently controllable in 50 - 200 Hz frequency region as adjusting weight of a proof mass. Moreover, the MEMS energy harvester had a high energy conversion efficiency using a shear mode ($d_{15}$) is much larger than a 33 mode ($d_{33}$) and the energy conversion efficiency is proportional to the piezoelectric constant (d). We expect the spiral type MEMS power generator would be a good candidate for a standalone power generator for USN.
현대사회의 정보화 기반 시스템은 매우 빠른 속도로 변하고 있으며, 무선통신과 센서 네트워크 분야 또한 변하고 있다. 센서 네트워크 분야에서는 RFID 태그를 이용하여 홈 네트워크, 각종 제어 시스템, U-헬스케어 시스템과 물류 유통에까지 그 영역을 확장하고 있다. 이 중 RF태그를 이용한 제어 분야에 대한 연구는 본격적인 서비스 인프라를 지향하기 위해 진행되고 있으며, 각종 이력 정보와 주변 환경 정보를 센싱하고 제어하는 지능형 센서네트워크 구축을 위한 핵심 영역이 되고 있다. 본 논문에서는 이러한 취지의한 기반으로 UHF 대역의 RFID 태그 기술을 선박에 적용하여 선박 내 인원에 대한 관리의 효율성을 높이기 위한 선행 연구로서 선박 내에서의 태그의 안전성 확보와 구현한 프로세서의 동작을 확인하고 이를 이용한 출입의 통제 및 안전사고 방지를 위한 선박 내 위한 인원 관리 시스템을 설계하고 구현하였다.
Cai, Xuelian;Yuan, Jingjing;Yuan, Xiaoming;Zhu, Wu;Li, Jiandong;Li, Changle;Ullah, Sana
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제7권7호
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pp.1547-1568
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2013
Wireless body area network (WBAN) is an emerging short-range wireless communication network with sensor nodes located on, in or around the human body for healthcare, entertainment and ubiquitous computing. In WBANs, energy is severely constrained which is the prime consideration in the medium access control (MAC) protocol design. In this paper, we propose a novel MAC protocol named Energy-efficient Relay MAC with dynamic Power Control (ERPC-MAC) to save energy consumption. Without relying on the additional devices, ERPC-MAC employs relaying nodes to provide relay service for nodes which consume energy fast. Accordingly the superframe adjustment is performed and then the network topology can be smoothly switched from single-hop to multi-hop. Moreover, for further energy saving and reliability improvement, the dynamic power control is introduced to adjust the power level whenever a node transmits its packets to the coordinator or the relaying node. To the best of the authors' knowledge, this is the first effort to integrate relay, topology adjustment and power control to improve the network performance in a WBAN. Comprehensive simulations are conducted to evaluate the performance. The results show that the ERPC-MAC is more superior to the existing standard and significantly prolongs the network lifetime.
최근 건설 시공 업무가 다양화되고 현장이 대형화됨에 따라 현재 건설현장의 시스템으로는 모든 상황을 실시간으로 관리하고 모니터링 하는데는 한계가 있어 이에 대한 체계적인 계측관리 방안이 요구되어 지고 있다. 이에 본 연구에서는 USN 기술 중 건설현장에 적용할 때 가장 중요한 USN기술 중 하나인 네트워크 기술을 선정하였다. 도출한 요소들을 바탕으로 각 요소들의 쌍대비교를 통해 각 기준에 따른 요소들의 중요도를 산정하였다. 산정한 중요도를 종합하여 각 기준 및 상황을 고려하여 의사결정 지원모델 매트릭스를 작성을 통해 건설현장 토공사 계측 시 고려사항에 따른 중요도를 정량적으로 평가하여 의사결정을 지원할수 있는 모델을 제시하였다. 본 연구의 결과는 건설현장 토공사 계측관리를 위해 USN기술 적용 시 상황에 맞는 기술을 선택 할 수 있는 판단의 기준 및 척도로 활용이 가능하며, USN기술 도입을 통해 현장의 지능화 및 관리 효율 극대화를 가져올 것으로 기대한다.
최근 지구적인 기상 변화와 함께 태풍, 집중 호우 등으로 인한 재산 및 인명 피해가 크게 늘어가고 있다. 각 분야에서 재난을 소재로 한 여러 주장이 있어 왔다. 특히 영화까지 출시될 정도로 앞으로 이 세계에 불어 닥칠 기상변화에 촉각을 곤두세우고 있다. 해상에서 기상현상은 이런 피해를 줄이고 장기적으로 기상의 변화를 예측하려는 요구가 대두되고 있다. 본 연구에서는 적조현상을 다중선형 회귀분석과 인공신경망 기법을 통해 미리 예측하는 방법을 제시한다. 적조현상이 발생하는 원인에 위험수치를 보일시에 센서로 감지하여 기상 예측관에 데이터를 실시간으로 전송해줄 수 있는 유비쿼터스 기반의 맞춤형 해양 정보 서비스 시스템의 활용방안을 통하여 기상재해의 피해를 최소화할 수 있을 것으로 기대한다.
현대의 인간은 시간과 공간에 상관없이 정보기기를 이용하여 네트워크에 접근할 수 있는 환경에 노출되어 있다. 이러한 환경에서 사용자들은 다수의 온라인 정보 기기들을 통해 정보를 수신, 입력, 가공이 가능하다. 하지만, 현대에 널리 사용되는 마우스, 조이스틱, 트랙볼 등과 같은 포인팅 시스템은 휴대가 불편하고, 사용시 손이 자유롭지 않기에 유비쿼터스 환경에서 사용하기 어렵다. 본 논문에서는 휴대 및 설치가 간편하고, 사용시 사용자의 손이 자유로운 무선 센서기반의 다차원 사용자 움직임 탐지 시스템을 구현하였다. 본 시스템은 사용자 팔 움직임을 감지하여 수신기로 전달하는 입력기와 입력기로부터 받은 데이터를 응용프로그램으로 전달하는 수신기, 수신한 데이터를 처리하여 명령을 수행하는 응용프로그램으로 구성된다. 실험을 통하여 제안된 시스템이 사용자의 팔 움직임을 정확히 탐지하고, 해당된 입력 요구사항을 충분히 수행함을 보인다.
최근 무선 인체 네트워크 (WBAN)는 유비쿼터스 헬스케어 시스템에의 활용으로 주목 받고 있다. WBAN에서는 인체에 부착 되거나 이식되는 센서 노드와 PDA와 같은 휴대용 개인 베이스 스테이션 (BS)의 에너지 제약이 있고, 이 장치들의 제한된 계산 능력과 메모리 때문에 노드들이 수행하는 계산의 복잡도를 최대한 줄여야만 한다. 또한 생체 신호를 다루기 때문에 신뢰성 있는 데이터 전송이 필수적이다. 본 논문에서는 네트워크 코딩 오버헤드를 줄이고 에너지 효율을 높이기 위해 WBAN을 위한 시스테매틱 (systematic) 네트워크 코딩 기법을 제안한다. 제안하는 시스템을 마코프 체인 (Markov chain)을 이용해 모델링 하고 모든 노드가 BS로의 데이터 패킷 전송을 완료하는데 까지 소모되는 에너지를 최소화 하는 것을 최적화 문제로 정의 하였다. 다양한 환경에서 시뮬레이션을 수행 한 결과 기존의 전송 방법과 비교 했을 때 에너지 효율을 얻는 것을 보였다. 또한 기존의 WBAN에서의 네트워크 코딩의 디코딩 과정 보다 계산 복잡도가 낮아 네트워크 코딩으로 인한 계산 오버헤드를 줄였다.
스마트 태그는 기존에 사용하고 있던 마그네트 카드의 사용이 확대되면서 나타난 여러 가지 문제점들을 보완하여 보다 안전하고 다양한 기능을 수행할 수 있는 대체 수단의 필요에 의하여 등장하였다. RFID 태그는 모든 사물에 ID를 부여하게 되어 사물의 자동인식이 가능해지며 이들 간의 상호 통신 네트워크가 형성됨으로써 유비쿼터스 센서 네트워크와 사물인터넷 기술로 발전해 가고 있다. 본 논문에서는 AVR 프로세서를 이용하여 RFID 태그와 리더로 구성되는 비접촉식 RFID 스마트 태그 리더를 개발하였다. 이 시스템은 13.56MHz의 저주파 대역을 가지며 통신 속도 26.48kbps의 PWM방식으로 디자인하였다. 개발된 RFID 스마트 태그 리더는 시뮬레이션 결과 일반적인 RFID 시스템보다 빠른 응답속도를 나타내었고, 실제 실험에서도 응답률의 개선이 나타났다.
현재 홈 네트워크, 센서 네트워크, 유비쿼터스 네트워크 등에 대한 활발한 연구가 진행되면서 무선 이동 애드-혹 네트워크에 대한 관심이 높아지고 있다. 무선 이동 애드-혹 네트워크란 기존의 유선하부구조의 도움 없이 이동 호스트들만으로 구성되는 임시적인 네트워크로, 언제 어디서나 컴퓨팅 환경을 이용할 수 있도록 하는 개념의 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에 적합한 네트워크이다. 본 논문에서는 다중 경로의 수를 제한하는 소스 라우팅 프로토콜을 기반으로 무선 이동 애드-혹 네트워크의 확장 기법을 제안한다. 이 기법은 무선 이동 애드-혹 네트워크 내의 이동 호스트들 간 또는 무선 이동 애드-혹 네트워크 내의 이동 호스트와 유선 네트워크 서비스를 지원하는 기지국 간에 링크 및 중간 호스트의 중복을 허용하는 다중 경로를 유지함으로써 경로 재설정 및 재등록으로 인한 오버헤드를 줄이는 기법이다. 이와 같이 다중 경로를 유지함으로써 출발지와 목적지간 데이타 패킷 전송 지연 및 패킷 손실을 줄일 수 있으며, 따라서 보다 신뢰적인 방법으로 무선 이동 애드-혹 네트워크를 유선 네트워크로 확장시킬 수 있다. 성능 평가를 통해, 본 논문에서 제안하는 기법이 단일 경로를 사용하는 일반적인 확장 기법들보다 이동 속도 증가에 따른 처리량 및 단대단 지연이 보다 안정적이며, 노드/링크가 전혀 중복되지 않는 다중 경로를 사용하는 기법에 비해 낮은 오버헤드를 가짐을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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