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[공학]무선 센서 네트워크에서의 다중 베이스 스테이션에 관한 연구

무선 센서 네트워크에서의다중 베이스 스테이션에 관한 연구 (A Study of Multi Base Station for Wireless Sensor Networks) 서 동 만, 김 동 국 강원대학껓 컴퓨터정보통신공학과 요 약 무선 센서 네트워크란 필요한 모든 곳에 센서를 부탁하고 이를 통해 사물의 인식 정보를 기본으로 주변의 환경정보까지 탐지하여 이를 실시간으로 네트워크에 연결하여 언제, 어디서나, 어느 것이나 통신이 가능한 환경을 구현하기 위한 핵심 기술이다. 무선 센서 네트워크는 환경/생태 감시 분야는 물론, 에너지 관리 분야, 물류/재고 관리 분야, 전투지역 관리 분야, 의료 모니터링 분야 등에 걸쳐 무선 센서 네트워크에 대한 연구가 진행되고 있다. 무선 센서 네트워크는 낮은 컴퓨팅 파워, 적은 저장장치, 좁은 네트워크 대역폭, 아주 적은 배터리의 전력 등의 제약사항을 가지며, 수백 수천의 센서 노드왿 1개 또는 그 이상의 베이스 스테이션으로 구성된다. 수백 수천의 센서 노드로부터 전송된 데이터를 베이스 스테이션에서 처리하므로 베이스 스테이션이 무선 센서 네트워크에서의 병목점이 될 수 있다. 본 논에서는 무선 센서 네트워크에서 센서 노드에 수가 증가함에 따라 모든 데이터를 수신하여 처리 할 수 있는 다중 베이스 스테이션에 대하여 연구한다. 센서 노드의 수왿 센서 노드가 센싱을 통하여 수집된 데이터의 초당 전송 패킷 수에 따른 베이스 스테이션의 수를 연구한다. 본 논에서는 무선 센서 네트워크의 설계 단계에서 몇 개의 베이스 스테이션이 필요한지 계산을 통하여 알 수 있도록 수식을 제안한다.
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최초등록일 2006.03.29 최종젿작일 2005.12
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    소개

    무선 센서 네트워크에서의다중 베이스 스테이션에 관한 연구
    (A Study of Multi Base Station for Wireless Sensor Networks)

    서 동 만, 김 동 국
    강원대학껓 컴퓨터정보통신공학과

    요 약
    무선 센서 네트워크란 필요한 모든 곳에 센서를 부탁하고 이를 통해 사물의 인식 정보를 기본으로 주변의 환경정보까지 탐지하여 이를 실시간으로 네트워크에 연결하여 언제, 어디서나, 어느 것이나 통신이 가능한 환경을 구현하기 위한 핵심 기술이다. 무선 센서 네트워크는 환경/생태 감시 분야는 물론, 에너지 관리 분야, 물류/재고 관리 분야, 전투지역 관리 분야, 의료 모니터링 분야 등에 걸쳐 무선 센서 네트워크에 대한 연구가 진행되고 있다. 무선 센서 네트워크는 낮은 컴퓨팅 파워, 적은 저장장치, 좁은 네트워크 대역폭, 아주 적은 배터리의 전력 등의 제약사항을 가지며, 수백 수천의 센서 노드왿 1개 또는 그 이상의 베이스 스테이션으로 구성된다. 수백 수천의 센서 노드로부터 전송된 데이터를 베이스 스테이션에서 처리하므로 베이스 스테이션이 무선 센서 네트워크에서의 병목점이 될 수 있다. 본 논에서는 무선 센서 네트워크에서 센서 노드에 수가 증가함에 따라 모든 데이터를 수신하여 처리 할 수 있는 다중 베이스 스테이션에 대하여 연구한다. 센서 노드의 수왿 센서 노드가 센싱을 통하여 수집된 데이터의 초당 전송 패킷 수에 따른 베이스 스테이션의 수를 연구한다. 본 논에서는 무선 센서 네트워크의 설계 단계에서 몇 개의 베이스 스테이션이 필요한지 계산을 통하여 알 수 있도록 수식을 제안한다.

    목차

    1. 서 론
    2. 무선 센서 네트워크
    3. 다중 멀티 베이스 스테이션
    4. 실 험
    5. 결론 및 향후 연구 계획

    본내용

    무선 센서 네트워크는 일반적인 PC 컴퓨팅 환경과 비교해서 모든 하드웨어 분야에 걸쳐 제약 사항을 가진다. 낮은 컴퓨팅 파워는 물론, 적은 저장장치, 좁은 네트워크 대역폭, 아주 적은 배터리의 전력 등의 제약사항을 가지며 이는 센서 네트워크를 연구하는데 있어 가장 큰 걸림돌이 된다고 할 수 있다. 무선 센서 네트워크는 1개 또는 그 이상의 베이스 스테이션과 수백 수천의 센서 노드로 구성된다. 베이스 스테이션은 외부의 네트워크왿 연결되어 센서 네트워크에서 수집된 정보들을 외부로 제공하여주는 역할을 수행하며, 센서 노드는 센싱을 통하여 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 베이스 스테이션으로 전송하며, 주변 센서 노드로부터 전송된 데이터를 베이스 스테이션으로 중계하여 주는 역할을 수행한다. 베이스 스테이션은 센서 노드로부터 수집된 데이터를 전송받기 위하여 센서 노드왿 RS-232C를 통하여 통신을 할 수 있도록 지원하여 주는 게이트웨이를 가지고 있게 된다.
    무선 센서 네트워크에서는 수백 수천의 센서 노드로부터 전송된 데이터를 베이스 스테이션에서 처리하므로 베이스 스테이션이 전체 네트워크 성능의 병목점이 될 수 있다. 특히, 베이스 스테이션에서 데이터를 전송 받는 게이트웨이 노드도 일반 센서 노드왿 동일한 하드웨어 사양을 지니고 있기 때문에 성능의 병목점이 될 수 있다. 또한 게이트웨이 노드왿 베이스 스테이션간의 통신이 RS-232C 또는 이더넷을 통해 이루어지므로 RS-232C의 대역폭 역시 병목점이 될 수 있다.
    본 논에서는 무선 센서 네트워크에서 센서 노드에 수가 증가함에 따라 모든 데이터를 수신하여 처리 할 수 있는 다중 베이스 스테이션에 대하여 연구한다. 센서 노드의 수왿 센서 노드가 센싱을 통하여 수집된 데이터의 초당 전송 패킷 수에 따른 베이스 스테이션의 수를 연구한다. 본 논에서는 무선 센서 네트워크의 설계 단계에서 몇 개의 베이스 스테이션이 필요한지 계산을 통하여 알 수 있도록 수식을 제안한다. 제안된 수식의 결과는 실제 센서 네트워크의 게이트웨이 노드의 성능 측정을 통하여 비교하여 본다.
    본 논의 구성은 다음과 같다. 2장에서는 무선 센서 네트워크에 대하여 알아본다. 3장에서는 게이트웨이 노드의 성능 병목점을 분석하고, 센서 노드의 수왿 센서 노드의 초당 전송 패킷 수에 따른 베이스 스테이션의 수를 계산하는 알고리즘을 제안한다. 4장에서는 실험을 통한 검증 방법을 제안하고, 마지막으로 5장에서 결론을 맺고, 향후 연구 계획을 기술한다.

    참고자료

    · [1] Alberto Cerpa, Jeremy Elson, Deborah Estrin, Lewis Girod, Michael Hamiton and Jerry Zhao, "Habitat monitoring: Application driver for wireless communications technology", 2001 ACM SIGCOMM Workshop on Data Communications in Latin America and the Caribbean, April 2001.
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    · [3] N. Xu, S. Rangwala, K. Chintalapudi, D. Ganesan, A. Broad, R. Govindan, D. Estrin, "A Wireless Sensor Network for Structural Monitoring", In Proceedings of the ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems, November 2004.
    · [4] Jason Hill, David Culler, "Mica: A Wireless Platform for Deeply Embedded Networks", IEEE Micro., vol22(6) pp 12-24, Nov/Dec 2002.
    · [5] http://www.tinyos.net
    · [6] David Gay, Phil Levis, Rob von Behren, Matt Welsh, Eric Brewer, David Culler, "The nesC Language: A Holistic Approach to Networked Embedded System", Proceedings of Programming Language Design and Implementation (PLDI) 2003, June 2003.
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    · [8] ATMEL, ATMEL 8-bit AVR Instruction Set, "http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc0856.pdf"
    · [9] ATMEL, ATmega128(L) Complete Datasheets, "http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2467.pdf"
    · [10] Jason Hill, Robert Szewczyk, Alec Woo, Seth Hollar, David Culler, Kristofer Pister, "System Architecture Directions for Networked Sensors", Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, pp. 93-104, 2000.
    · [11] ZigBee Alliance의 홈페이짿, “http://www.zigbee.org/en/index.asp”

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