Transcript USN 개론
USN 개론 김덕희 USN의 응용 분야와 알고리즘 시스템 라이프 타임 전체 센서노드들이 동작 불능 상태가 되기까지의 시간 데이터 응답 대기시간 긴급한 상황의 응용분야에서는 응답시간이 짧아야 한다. 토폴로지 변화와 주위 환경에 대한 강인성 자연환경과 함께 설치 되는 경우 유실의 위험이 크고 배터리 양이 적어 전량 소모에 의한 기능 상실 가능성이 큼. 노드의 이동성이 있을 경우 잦은 토폴로지 변화의 가능성이 크므로 이에 대한 강인성이 필요. 노드수 증가에 따른 확장성 센서노드들 사이의 전파 간섭현상 발생이나 싱크까지 수많은 노드 를 거쳐 라우팅 경로가 설정되면 생기는 문제에 강해야 함. USN의 사례 응용 1. 건물 안에 소리나 온도를 감지할 수 있는 센서를 무작위로 설치한 후 건물 이 무너졌을 시에 인명구조에 이용 − 촌각을 다투어 인명구조가 이뤄지는 상황인 경우 빠른 응답 시간과 정확한 데이 터 전송이 중요한 요소인 반면, 시스템 라이프 타임의 고려는 그다지 중요하지 않음 2. 원자력 발전소에서 방사능 유출 가능 지역에 센서들을 설치해 주기적으로 관찰 − 빠른 응답시간이 필요하므로 특히 주기적으로 모든 센서의 데이터를 전송해야 하는 경우에는 전송 주기와 요구시간을 맞추는 것이 중요 3. 이동 가능한 센서를 배치하여 사람들이 접근하기 어려운 지역의 생태계 관 찰이나 자연 재해 활동 등을 감지 − 자연환경에 의한 센서의 유실 가능성과 노드들의 이동성에 의한 토폴로지 변화 가 생기므로 토폴로지 변화에 강해야 할 것. 시스템 라이프 타임 또한 길어야 한 다. 4. 이동성이 있는 물체에 배치된 센서노드로부터 필요한 데이터를 요청하여 전달 받는 형태로 교통량 등을 파악 − 결정된 라우팅 경로를 전송기간 동안 유지하는 기법이 필요. − 경로설정과 데이터 전송을 동시에 하는 방법 등을 사용. 7.Ad-Hoc 네트워크 • • • 이미지 출처. http://markspeople.tistory.com/76 Ad-Hoc 네트워크는 각 단말이 자율 적으로 루팅을 수행하여 각 단말이 Router, L3스위치의 역할을 함. 무선 Ad-Hoc 네트워크에서는 고정 네트워크가 불필요함. 네트워크를 구축하고 싶은 환경에 단 말만으로도 네트워크의 구축이 가능 해 지는 구조 센서 네트워크와 Ad-Hoc 네트워크의 차이점. • 센서 네트워크의 센서노드의 수가 Ad-Hoc 네트워크에 서 사용하는 노드수의 수배가 될 수 있음. • 센서노드는 밀집되어 분포. • 센서노드의 오동작을 허용. • 센서 네트워크의 토폴로지는 매우 수시로 변화함. • 센서노드는 브로드캐스트 통신 환경을 사용. • 전력, 컴퓨팅 능력과 메모리에 제한적. • 센서의 개수와 오버헤드 때문에 센서 노드는 글로벌 인 식자(ID)를 갖지 않아야 할 것. Ad-Hoc 네트워크의 특징 • • • • • • 유선 기반망 없이 무선이동 호스트로만 구성 각 호스트는 라우터의 역할 병행 유선망을 구성하기 어렵거나 단기간 사용에 적합 호스트의 이동에 제약이 없음 빠른 망구성과 비용의 저렴화 용도- 긴급구조 상황, 전쟁, 착용가능 컴퓨팅 Ad-Hoc 네트워크의 응용 분야 • 적의 침투나 이동, 폭발과 같은 정보를 얻거나 감지하기 위한 군사용 센서 네트워크 • 화학적, 생물학적, 방사선, 핵과 같은 공격이나 물질을 감지하기 위한 센서 네트워크 • 평원, 숲, 대양에서의 환경적 변화를 모니터하거나 감지 하기 위한 센서 네트워크 • 고속도로나 도시의 혼잡지역의 교통량을 모니터링하기 위한 무선 교통 센서 네트워크 • 쇼핑몰, 주차장, 주유소 등과 같은 곳의 안전을 위한 무 선 감시 센서 네트워크 • 어느 곳이 비어 있고, 어느 곳에 주차되어 있는지를 결정 하는 무선 주차 센서 네트워크 1.4 유비쿼터스 센서 네트워크의 주요 프로젝트 및 응용 1. USN의 주요 프로젝트 1) 스마트 유치원 프로젝트 • • UCLA에서 진행하고 있는 것으로 학부모와 교사들이 학생들의 학습 과정을 포괄적으로 살펴 볼 수 있도록 교육환경을 조성하는 데에 있다. 부모들은 어디에서나 무선 네트워크를 통해 아이들의 모습을 볼 수 있으며 교사들은 아이들 의 학습 과정을 관찰함으로써 알맞은 교수법을 적용한다. 2) 스마트 더스트 프로젝트 • • UC 버클리에서 수행되었던 “스마트 더스트” 프로젝트는 먼지처럼 작고 가벼워 공중에 떠다 닐 수 있는 실리콘 모트(silicon mote)에 센서, 송수신기, 태양전지 등을 탑재함으로써 자율 적인 센서 네트워크의 역할을 하도록 하는 극소형 칩 개발을 목표로 진행. 기존의 컴퓨팅 기술의 개발은 작업 처리시간의 단축에 많은 초점을 두어 온 반면, 스마트 더 스트 기술은 주어진 작업의 에너지 소모를 최소화 하고, 최소한의 크기에 필요한 정보를 수 집할 수 있는 센서를 탑재하는 데 주력. 3) Smart Its 프로젝트 • 스위스 연방기술연구소, 독일의 TecO와 핀란드의 국립 기술연구소 등이 공동으로 진행 중 인 프로젝트로 일상 사물에 소형의 내장형 디바이스인 스마트 잇을 삽입하여 감지, 인식, 컴 퓨팅 및 통신기능을 지닌 정보 인공룸을 개발 하는 것 4) Habitat Monitoring 프로젝트 • 인텔의 지원아래 진행되는 프로젝트로써 미국 메인주 앞바다의 작은 섬에서 서식하고 잇는 바다제비의 생태를 원격지에서 모니터링이 가능한 거대한 무선센서 네트워크의 프로젝트 Testbed로 구축되어 진행중 5) 교량의 안전도 모니터링 프로젝트 • • 금문교의 구조의 안정성과 지진이 발생했을 때의 피해정도를 점검하기 위한 프로젝트 교통을 통제하기 위해 강풍에 의해 주 교각과 상판의 최대 흔들림 정도를 모니터링하기 위해 교량의 각 요소에 MEMS 가속도 센서와 무선 센서노드를 설치하여 센서 네트워크를 형성 6) 송유관의 테러 모니터링 프로젝트 • • 미국의 오하이오주와 UC 버클리대학 팀이 송유관을 테러로부터 보호하고 모니터링 하기 위 한 실험으로 약 1만개의 노드를 분포 설치하여 실험. 실험의 목표는 긴 파이프라인 구조에서 무선 센서노드로 Ad-Hoc 통신의 기능성을 테스트 하는 것. 7) 유비쿼터스 헬스케어 프로젝트 • • • 유비쿼터스와 원격의료 기술을 활용한 건강 관리. 줄임말로 유비쿼터스 건강관리라고도 한다. 시간과 공간의 제한없이 의료 서비스를 제공받을 수 있는 게 가장 큰 특징. 7) 유비쿼터스 헬스케어 프로젝트 1. MobiHealth Project • • • • European Commission에 의해 지원되고, 유럽 5개국에서 14개의 파트너 기관간의 컨소시 엄을 구성하여 진행 중. 병원 및 관련 연구소, 대학, 이동통신사업자, 통신네트워크 사업자 및 제조업체, 휴대 단말 기 제조업체 등으로 다양하게 구성됨. 환자가 저중량의 모니터링 시스템을 소지하고 개인의 건강진단요구에 맞춰 동작시키며, 위 급상황 대처에 유리하고 적응치료법이 가능함. 환자의 현재 상황과 진행상황에 대한 추적이 가능함. 이미지 출처 : http://www.mobihealth.org/html/details 2. Code Blue Project • • • 하버드대학에서 추진중인 센서 네트워크를 기반으로 하는 대표적인 헬스케어 프로젝트 무선 센서 네트워크 기술을 의료 영역까지 확장, 병원에 오기 전과 병원에서의 응급처치 및 응급 대처 상황, 발작 환자의 재활 등에 활용하기 위해 개발. 건강신호를 자동적, 지속적으로 수집하고, 병원기록과 장기적인 관찰등을 합쳐서 실시간 처치에 활용할 수 있게 지원하는것이 목표. 비상 대응을위한 CodeBlue 아키텍처 뇌졸중 환자 모니터링을위한 가속 도계, 자이로 스코프, 그리고 electromyogram (EMG) 센서. 3. UbiMon Project • • • 4. Smart Medical Home Project • • 5. 로체스터 대학 미래 건강센터의 목표는 완전한 개인건강시스템을 개발 하는 것. 가정 공간을 그대로 본떠서 설계된 Smart Medical Home은 다섯 개의 방으로 이루어져 잇으 며 적외선 센서, 컴퓨터, 바이오 센서, 비디오 카메라 등으로 구성됨. Smart Toilet Project • 6. 환자와 관련된 착용하거나 이식된 센서로부터의 모바일 모니터링을 위한 프로젝트 부정맥 심장병을 가진 환자를 지속적으로 모니터링하고 관리하기 위한 시스템에 적용 수술 후의 환자에게 센서를 주입하여 환자를 관찰 하는 연구도 수행. 센서와 마이크로 칩을 장착한 변기에 앉으면 체중과 체지방, 당뇨수치 등을 자동으로 측정하 여 매일 건강상태를 확인하고, 네트워크와 연결되어 건강과 식단에 대한 정보를 제공해 주는 시스템. Wireless Hospital Project • • • 환자와 각종 계측장치 사이에 있는 ‘선’과 병원의 데이터 베이스 시스템과 계측 장치 사이에 있는 ‘선’을 없애는 것이 목표. 환자가 자유롭게 움직여도 병원이나 병원 박에서도 필요한 진단 결과가 무선으로 병원 서버 에 연결되어 DB로 저장 되는 것. 병원 서버에 데이터 마이닝 인공지능 소프트웨어를 설치해서 특정한 위험이 발생했을 때 환 자와 의사, 간호사에게 메시지를 전달하는 것이 가능해진다. 출처. • • • • • • • • • • http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:ZvwEc1xq9zoJ:www.itfind.or.kr/itfind/getFile.htm%3Fidentifier%3D02001-070601013105+%EC%8A%A4%EB%A7%88%ED%8A%B8+%EB%8D%94%EC%8A%A4%ED%8A%B8+%ED%94%84%EB%A1%9C%EC%A 0%9D%ED%8A%B8&cd=3&hl=ko&ct=clnk&gl=kr http://robotics.eecs.berkeley.edu/~pister/SmartDust/ http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=jajanglove&logNo=60025458056&viewDate=¤tPage=1&listtype=0 http://markspeople.tistory.com/76 http://100.naver.com/100.nhn?docid=800736 http://www.mobihealth.org/html/details/deliverables/pdf/ http://blog.naver.com/dramo23?Redirect=Log&logNo=116334230 http://www.eecs.harvard.edu/~mdw/proj/codeblue/ http://www.ubimon.org/ http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=chuloh1&logNo=80032423988