네지덤

  1. 네트워크
    1. 네트워크

    2. 네트워크 기출문제

USN

개념
필요한 곳에 전자태그(RFID), 센서를 부착하고, 이를 통해 사물의 인식정보를 기본으로 주변의 환경 정보(온도,습도,오염정보,균열정보 등)까지 탐지하여 실시간으로 네트워크에 연결하여 정보를 관리하는 서비스(유비쿼터스 N/W)

I. BcN 통합을 위한 유비쿼터스 네트워크 도구, USN의 개요

 가. USN(Ubiquitous Sensor Network)의 정의

  •  필요한 곳에 전자태그(RFID), 센서를 부착하고, 이를 통해 사물의 인식정보를 기본으로 주변의 환경 정보(온도,습도,오염정보,균열 정보 등)까지 탐지하여 실시간으로 네트워크에 연결하여 정보를 관리하는 서비스(유비쿼터스 N/W)

 

 나. USN의 특징

  •   초소형, 저가격이며, 적은 에너지 소비를 지향함.
  •   자기 조직화로 접속 실패 시 다른 노드로 접속

 

 다. USN의 기술발전

  - USN은 먼저 인식정보를 제공하는 전자태그를 중심으로 발전하고 이에 센싱 기능이 추가되고 이들간의 네트워크가 구축되는 형태    로 발전전망

 

II. USN의 구성도 및 요소 기술

 가. USN의 구성도

  - USN 서비스는 USN 미들웨어 계층에서 USN 응용서비스에게 센서망에서 수집된 데이터를 엑세스 네트워크를 통해서 전달하는  구조를 가짐.

 

 나. USN의 구성요소

구분

구성요소

설명

USN

정보

자원

RFID Tag

  • 사물의 유일 식별 코드나 정보를 저장

RFID Reader

  • 사물에 부착된 태그의 정보를 인식하여 수집한 정보를 RFID 미들웨어에 제공

센서/센서노드

  • 환경, 물리층에서 감지된 정보와 센서에 관련된 특정 이벤트를 유무선 통신 기술을 이용하여 전달하는 센서

싱크노드

  • 센서노드에 감지된 센싱 데이터를 취합, 이벤트 데이터를 센서 네트워크 외부로 연계
  • 센서네트워크를 관리하는 시스템

BCN

백본

엑세스 네트

워크

USN

게이트웨이

  • IP 기반의 다양한 네트워크를 통하여 USN 서비스를 제공할 수 있도록 연계하는 시스템
  • 필요에 따라 싱크노드가 게이트웨이 내에 구현

USN 통합서버

  • USN 관련정보를 저장 또는 관리하기 위한 서버
  • 센싱데이터 서버, USN 메타데이터 서버, 디렉토리 서버

미들

웨어

응용서비스

미들웨어

  • 사용자에게 통합된 서비스 정보 제공

USN 미들웨어

  • 이기종 센서네트워크로부터 수집한 센싱 데이터를 필터링, 통합, 분석 하여 상황정보를 추출, 저장, 관리 및 검색
  • 응용서비스로 전달 및 서비스간 연계, 통합

센서노드 미들웨어

  • 센서노드에 탐재되어 센서네트워크의 프로그램 갱신, 응용변화에따른 프로그래밍 조정

USN 응용서비스

IT-BT-NT 융합

  • USN 을 기반으로 언제 어디서나 접근 가능한 맞춤형 서비스

 

 다. USN의 각 계층별 개념도

  - 센서 및 네트워크 계층 : 환경감지 등과 같은 센싱 기능을 통해 자료를 수집하는 계층

  - 상황인식 및 분산 미들웨어 계층 : 유비쿼터스 컴퓨팅 환경 구성을 위한 상황인지 , 지식처리 , 자율처리 그리고 분산처리 등의 스      마트 서비스를 제공하기 위한 계층

  - 사용자 응용 계층 : 서비스 계층의 서버로부터의 유 비쿼터스 서비스를 제공 받기 위한 계층 

 

III. USN 기술요소 및 요구사항

 가. 센서 네트워크 기술요소

기술요소

설명

통신

RFID

사물에 무선주파수를 발신하는 칩을 부착하고 비접촉 상태에서 물체를 인식하는 기술

Rubee

RFID의 확장으로 태그와 리더간 양방향 통신과 IPv4 주소 부여

Bluetooth

2.4GHz대역의 라디오 주파수를 이용, 데이터 및 음성전송을 위한 근거리 무선데이터 통신기술

UWB

기존 스펙트럼에 비해 넓은 기저대역에 걸쳐 낮은 전력으로 초고속 통신을 실현하는 근거리 무선통신기술

Zigbee

저주파, 저전력, 저가격을 지원하는 근거리 무선데이터 통신기술

6LowPan

Zigbee를 기반으로 하는 센서 네트워크에 IPv6를 지원하여 IP 네트워크가 가능한 근거리 무선데이터 통신기술

에너지절감기술

배터리를 사용하는 센서 노드의 한정된 에너지를 효율적으로 사용하기 위한기술

시간동기화 기술

센서 노드들간의 정확한 Time Stamping을 조절하는 기술

위치인식 기술

GPS, ToA(Time of Arrival)등을 이용하여 센서노드들의 위치 정보를 자율적으로 계산하는 기술

감지 및 식별 기술

센서노드 주위에 접근하는 물체를 센서 신호처리를 통해서 접근 유무를 판단하고, 센서노드에 접근하는 물체를 식별하는 기술

경로추적 기술

센서 네트워크에서 발생하는 센싱정보를 계산하여 이동하는 물체의 경로를 추적하는 기술

데이터 마이닝

센서노드에서 수집된 데이터에서 패턴인식, 통계적 기법, 인공지능 기술을 이용하여 데이터간 관계, 패턴 등의 유용한 정보를 해석하는 기술

 

 나. USN 미들웨어 기술요소

구분

설명

센서 네트워킹 기술

-. 센서의 제한된 전력 공급, 응용 분야를 고려하여 적은 전력을 사용하면서 장기간 동안 적은 대역폭으로 통신이 가능한 무선 N/W 기술(Zigbee, UWB, IP-USN 등)이 필요함

- 노드 ID를 IPv6로 변환하거나 경량화된 IPv6를 채용하여 BcN과 연동시켜야 함

센서 정보활용 기술

- 다양한 센서노드가 수집한 데이터에서 서비스에 의미 있는 정보를 도출하거나 특정 이벤트를 처리하여 서비스에 활용

- 다양한 센서와 무선 통신 환경에서 QoS 보장 필수

센서노드 설계 기술

- 초경량의 OS를 사용하고 노드의 제한된 리소스 등을 효율적으로 사용

- 물리적,화학적 센싱 및 바이오 센싱분야의 다양한 센서소지를 개발

- 태양력,풍력,지열등을 에너지로 변환하고 축적하는 기술 필요

 

 다. 미들웨어 기술

  1) USN 미들웨어 개념적 모델

    - USN 미들웨어는 센서를 통해서 수집된 정보 및 메타정보를 관리하고, 센서의 위치인식 및 보안 등의 다양한 기능을 제공함.

  2) 미들웨어 유형별 기술요소

유형

기술요소

설명

센서 네트워크 추상화 기술

공통 인터 페이스 기술

이기종 센서 네트워크로부터 수집된 센싱 데이터들을 응용 프로그램 수정 없이 같은 방식으로 전달

모니터링 기술

센서 네트워크의 신뢰성 향상을 위한 네트워크 현황 모니터링, 제어, 진단, 복구 기술

센서 네트워크 지능화 기술

USN 정보 통 합 관리 기술

다양한 센싱 데이터의 수집, 통합, 처리, 저장, 관리 및 검색을 위한 기술

지능형 이벤트 관리 기술

실시간 복합 이벤트 정보의 공지 및 조치 처리를 위한 기술

상황정보 관리기술

상황정보를 인식하여 적합한 서비스를 제공하는 기술

미들웨어 서비스 플랫폼 기술

서비스 컴포넌트 관리 기술

미들웨어 서비스 컴포넌트의 개발 환경을 제공하는 기술

서비스 통합 기술

서비스 컴포넌트간 연계를 위한 기술

USN 디렉토리 서비스 기술

관리영역이 다른 광역, 분산 센서 네트워크 환경에서 필요한 센서 네트워크의 위치 및 해당 USN 정보자원 서비스를 탐색

 

IV.  USN의 센서노드 운영체계 및 미들웨어

 가. USN 센서노드 운영체계

운영체계

개발그룹

내용

TinyOS

버클리 대학

- 이벤트 발생에 의한 상태 처리방식을 채택한 State machine 기반

- 다양한 Virtual Machine과 TinySec 같은 보안모듈 지원

MANTIS

콜로라도 대학

- 초소형 Thread에 기반한 multi-Thread 구조

- 일반 프로그래머들이 익숙하게 사용할 수 있어 개발 용이

PEEROS

유럽연합

- Preemptive EYES Real-Time OS

- 센서 노드간 협업을 위해 메시지 통신에 중점을 둠

T-Engine 마이크로커널

T-Engine(일본)

- TRON의 센서 네트워크용 표준 마이크로 커널

- 동경대에서 개발된 센서 네트워크용 OS

Nano- Qplus

ETRI (한국전자통신연구원)

- 한국 ETRI에서 개발한 초소형 센서 네트워크용 운영체제

- 손쉬운 응용개발에 초점

  

 나.   USN 미들웨어

유형

미들웨어

설명

DB기반 미들웨어

TinyDB

- 센서 네트워크를 가상의 분산 데이터베이스 구조로 간주

- 미들웨어가 협력적으로 동작, SQQL-like 질의 언어 지원

Cougar

- DB기반 접근방식으로 질의를 처리함

- SQL-like 질의 언어 지원, 질의 수행 최적화 지원

모바일 에이전트

Agilla

- TinyOS에서 동작하는 에이전트 기반의 미들웨어

- 노드 자신이 가지고 있는 상태정보를 접근한 노드들에게 보냄으로서 무선 네트워크 환경을 구성

가상머신

MATE

- 센서노드 기능의 동적 갱신 지원(TinyOS 기반)

-  Byte code와 Virtual Machine 기반의 센서노드 기능을 실행시에 동적으로 변경

응용계층 중심

MiLAN

-QoS 요구와 센서 네트워크의 리소스를 비교 분석하여 센서 네트워크의 Lifetime 최대화 및 QoS 요구 충족

모듈화 프로그램

Impala

-센서 노드의 동적 갱신 지원

-Binary 명령어를 수행할 수 있는 모바일 코드 기술을 이용하여 노드의 기능을 실행시에 동적으로 변경

 

V. USN의 시장분석 및 기술 발전 전망

 가. USN 시장 분석

분야

설명

활용사례

추적

개체의 위치, 이동의 실시간 추적

보호대상,의료진

감시

공간에 대한 칩임,도난,안전사고,출입관리 및 대응

산불/홍수/지진/보안 등

진단

대상의 상태(건강,고장 등) 모니터링 및 대응

인체건강 모니터링

운전

운전에 필요한 정보지원, 주위상황,정보수집 등

무인운전 시스템

 

 나. USN의 기술 발전 전망

  1) 환경 정보 수집

   -  USN은 기존의 의사전달을 위한 통신망이 아닌 유비쿼터스 컴퓨팅의 초석이 되는 환경정보수집을 목적으로 함. 기존의 이동통신망등과는 분명히 구분됨

 

  2) 광대역 폭 요구

 

  3) 보안과 망관리 기술 연구 활성화

   -  실제 환경에서 폭넓게 적용하기 위해서는 보안기술과 망관리 기술 등에 관한 연구가 보다 활발히 진행될 것으로 예상된다.              

 

 다. RFID/USN 확산 환경조성을 위한 제언

  1) 개인 정보보호 기반 구축

   -  RFID 활용 분야별 이용실태 및 프라이버시 보호 가이드라인에 대한 개정 검토 필요

   -  RFID 서비스 과정에서의 데이터 유출방지를 위한 암호기술 개발 및 보급

 

  2) 주파수확보

   -  RFID 서비스 활성화를 위한 중,장기적으로 추가 주파수 확보 필요

 

  3) RFID 산업 활성화 지원

   -  정부기관중심으로 RFID 성능 시험 평가 시스템을 운용하고, 기업별 맞춤형 서비스 제공 필요

   -  특허 심사기간 단축을 통한 RFID 지적재산권 보호 강화 필요

댓글