16-4 USN
16장. 네트워크 응용 기술과 차세대 네트워크
목포해양대 해양컴퓨터공학과
USN의 개념 (1)
유비쿼터스(ubiquitous)란?
사용자가 네트워크나 컴퓨터를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 정보통신 환경을 뜻함
유비쿼터스화가 이루어지면 가정과 자동차는 물론, 어느 곳에서나 정보기술을 활용할 수
있고, 네트워크에 연결되는 사용자의 수도 증가하게 되어 규모와 범위도 그만큼 커지게 됨
USN의 개념 (2)
유비쿼터스 센서 네트워크(USN)
목포해양대 해양컴퓨터공학과
USN의 개념 (3)
유비쿼터스 센서 네트워크(USN) (계속)
RFID와 무선통신 장치를 통해 사물과 온도, 습도, 오염 정도, 균열 등과 같은 환경 정보를
실시간으로 획득, 처리, 활용 가능하도록 하는 네트워크 시스템
5단계의 발전 단계로 진화
수동형
이력관리형
센서/능동형
네트워크형
제어관리형
USN의 개념 (3)
유비쿼터스 센서 네트워크(USN) (계속)
RFID 기술의 개체 식별 단계에서 센싱 기능 추가
태그/센서 간의 상호 데이터통신은 애드혹 네트워크를 구축
지능 센서 기술을 기반으로 전자 태그 간의
자유로운 통신과 태그를 제어하는 단계로 발전
목포해양대 해양컴퓨터공학과
USN 구성 요소
USN 구현 기술 (1)
목포해양대 해양컴퓨터공학과
USN 구현 기술 (2)
싱크노드
센서노드로부터 센싱 정보를 수집
센서노드
센서, 컴퓨팅, 통신 모듈을 통해 환경정보를 인지하여 전송하는 역할
센서 네트워크 기술
무선센서노드 간의 데이터통신을 통해 정보자원을 수집하는 기술
USN 구현 기술 (3)
BcN 연동 기술
USN과 다른 네트워크와의 연동에 필요한 기술
싱크노드 discovery 기술 등
USN 미들웨어
센서 네트워크에서 발생한 이벤트들의 효율적인 처리 및 관리를 위한 기술
응용서비스
센서 네트워크에서 수집된 정보를 바탕으로 상황 인식과 분석을 통해 사용자에게 관련 서비스를 제공하는 기술
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USN 구현 기술 (4)
RFID 기술
사물에 부착된 RFID 태그의 정보 인식을 위한 태그와 리더기, RFID 미들웨어, 응용서비스로 구현
기반 기술
사물에 부착된 태그/센서를 식별하고, 정보를 효율적으로 처리하기 위한 코드 체계,
USN 정보처리 기술
디렉토리 서비스 기술 등
정보보호 기술
RFID 및 센서를 통해 전달되는 정보의 사용자 관리 및 보안을 위한 접근제한 기술, 필수 정보전달 기술 등
USN 기술의 특성 (1)
센서노드 기술
센서의 설정을 통해 주변 환경 정보의 수집과 전송 기능을 담당하는 USN의 핵심 적인 요소
센서노드 기술에서는 안테나, 배터리,
프로세서 등 구성요소에 대한 소형화 기술이 중요함
응용서비스에 따른 노드 설치에 환경을 고려할 때 센서노드의 소형화와 경량화에 대한 요구
무선통신부, 제어부, 센서부, 전원부 등 구성요소로 구분
목포해양대 해양컴퓨터공학과
16. 4 USN의 구조 및 응용
USN 기술의 특성 (2)
센서노드 기술 (계속)
USN 기술의 특성 (3)
센서노드 기술 (계속)
무선통신부
RF 모듈, 모뎀 등으로 구성되며, 전송 및 수신 형태 그리고 주파수 기능에 따라 다양한 형태의 구성
RF 모듈은 저전력 회로설계로 구현되며, 모뎀은 BPSK, OQPSK, ASK 등의 다양한 변/복조 방식 지원 및 동기 알고리즘을 포함
목포해양대 해양컴퓨터공학과
USN 기술의 특성 (4)
센서노드 기술 (계속)
제어부
센서노드에 부착된 센서의 종류 및 사용 목적에 따라 제어 기능을 갖는 MCU 필요
MAC는 OS의 독립적인 스케줄러 관리 및 RF와 모뎀의 레지스터 설정 기능을 제공
제어부는 센서의 데이터 처리 및 외부
인터페이스를 위한 SPI, UART, I2C 등의 주변장치와 타이머, 전원제어 등으로 구성
USN 기술의 특성 (5)
센서노드 기술 (계속)
센서부
정량적인 환경 측정 정보를 검출하는 부분으로 센서노드의 구성요소
조도, 열, 습도, 가속도, 음향, 지자기, 위치 등의 다양한 센서를 선택적으로 센서노드에 장착
전원부
센서노드에 안정적인 전력을 공급하여 원활한 구동이 가능하도록 함
초기에는 1차 전지
이동통신 단말기의 수요증가와 요구에 따라 충전기능 추가
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USN 기술의 특성 (6)
USN 미들웨어 기술
USN 미들웨어
USN 응용서비스와 센서노드 중간에 위치하여 이들의 원활한 상호동작을 지원
센서를 통해 수집된 정보 및 메타정보를 관리하고, 센서의 위치인식 및 보안등의 다양한 기능을 제공
서버 측 미들웨어
USN 응용서비스의 다중 질의처리, 센싱 정보 및 메타정보 관리, 지능형 이벤트 처리를 위한 신규 상황정보의 생성 등을 수행하는 요소들로 구성
USN 기술의 특성 (7)
USN 미들웨어 기술 (계속)
네트워크 내 미들웨어
센서노드와 싱크노드의 질의처리, 센서 네트워크를 위한 토폴로지 정보관리, 센서노드의 상태관리 등을 제어하는 소형모듈들로 구성
(해외 연구의 예) 센서웨어, 소형DB (TinyDB) 연구 등
목포해양대 해양컴퓨터공학과
USN 기술의 특성 (8)
USN 미들웨어 기술 (계속)
USN 기술의 특성 (9)
USN 미들웨어의 기능과 동작
센서의 다양한 형태의 질의 및 정보관리를 통해 응용서비스가 요청한 정보를 응용 시스템에
전달하거나, 다양한 저장 방식을 활용하여 통신 환경을 향상시킴
다양한 종류의 센서노드와 네트워크를 통합적으로 지원함으로써, 응용서비스들의 요청을 처리함
응용서비스의 목적에 따라, 기존의 정보와 수집된 정보자원과의 비교분석과 예측을 위한 상황
정보의 생성 및 관리를 지원함
목포해양대 해양컴퓨터공학과
USN 기술의 특성 (10)
USN 미들웨어의 기능과 동작 (계속)
센서노드의 위치인식 기능을 통해, 이동체에 부착된 센서노드의 위치를 실시간으로
획득하고 센싱 정보의 신뢰도를 위한 QoS 보장 기능을 지원
센서노드 및 게이트웨이 등을 통한 수집된
정보에 대한 보안 기능으로, 정보의 유출이나 해킹을 방지
USN 구축 사례 (1)
‘ USN 기반 기상/해양 관측 시범 네트워크 구축 및 시범서비스’의 사례
2007년 국립 해양조사원과 KT 미래기술
연구소가 공동으로 USN 기반 기상/해양 관측 시범 네트워크 구축 및 시범서비스 사업 추진
IP-USN을 활용하여 다양한 기상/해양관측 시범 네트워크를 구축
실시간 기상정보를 수집하여 기상예보 및 선박 운항에 필요한 기상/해양 정보서비스 제공
목포해양대 해양컴퓨터공학과
USN 구축 사례 (2)
‘ USN 기반 기상/해양 관측 시범 네트워크 구축 및 시범서비스’의 사례 (계속)
IP-USN과 무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh
Network)를 도입하여 USN 기반의 관측 네트워크 구축을 위한 기본적인 기반구조 구현
6LoWPAN 센서를 이용하여 기상 정보(기온, 습도, 풍향, 풍속, 강우량) 및 해양 정보(풍향, 풍속, 기 온, 기압, 해류, 수온, 염분 등)를 수집하고, 6LoWPAN 게이트웨이(gateway)를 이용하여 무선 메쉬
네트워크로 전송
USN 구축 사례 (3)
목포해양대 해양컴퓨터공학과
