2007년4월26일 김도현 제주대학교통신컴퓨터공학부 - KNOM · 2007-04-26 · knom...

KNOM 2007

2007년 4월 26일2007년 4월 26일

김 도 현

제주대학교 통신컴퓨터공학부

센서 네트워크 기술 및 응용

내 용내 용

• 센서 네트워크 개념

• 센서 네트워크 구조

• 센서 네트워크 프로토콜

• 센서 네트워크 기반의 응용 서비스

KNOM 2007, Cheju Mobile Computing Lab. 2007. 4 26 2/50


Sensor Network ConceptSensor Network Concept

Network of sensor nodes with computation & sensing & wireless communication capabilitiesp

What we can do with Sensor Networks?Sensing(Actuation) : Motion->Image->ClassifierSensing(Actuation) : Motion Image ClassifierCollaboration : Estimate moving direction & speedMobile Sensors : Tracking

Internet /Other

BaseStation Sensor field

network

Large # Sensors

Sensor node

Low Power

Ad-Hoc N/W


Sensor nodeAd Hoc N/W


Why Sensor Networks ?Why Sensor Networks ?• Why Sensor Networks?

– Small Processors (Size)L– Low cost

– Permits remote object monitoring– Unattended mode of operation

D l d i t i l ti t i– Deployed in toxic locations or remote regions– Latest technology for Monitoring

• What is a Sensor Network? 1000 f d l d t ll t d t i f ti th– 1000s of sensors deployed to collect, process and store information e.g. weather conditions.

– Local communication to achieve global objectives– Current Ad-hoc protocols are not applicableCurrent Ad hoc protocols are not applicable– Composed of a large number of sensor nodes– Sensor nodes are densely deployed inside the phenomenon– Sensing + processing + communicationS g p g– Remote monitoring and event detection in a geographically large region or an

inhospitable area– Possess self-organizing capabilities

KNOM 2007, Cheju Mobile Computing Lab. 2007. 4 26

– Network of sensor nodes with computation & sensing & wireless communicationcapabilities

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RFID and Sensor NetworksRFID and Sensor NetworksSensor Network ResearchRFID Research

Passive

Smart Sensors

(Ad-hoc network)(Sensing)

Battery Sensors

(Long range)Automatic

Identification

(Read/Write)

(Read)

Passive RFID Active RFID Smart Active Label Sensor Network

Service and application

Hospital

Home network

DMBDTVDMBDTV

WLANWLAN

pp

BCN(IP based core network)

Wire-lineWire-line

New radiointerface

New radiointerface

Celluar

BcN

(IP based core network)network

RFID

WLANtype

WLANtype

IMT-20004G

IMT-20004G

Wire linexDSL

Wire linexDSL

Ubiquitous Sensor Network

PCS

Wireless Sensor Network

센서네트워크


Telematics, ITSLogistics, SCM

PDA


Architecture of Sensor Node– Sensor + processor, memory, short-range radio communication facility– Commonly powered by batteries– Low Data Rates << 10 kbpsp– Self-configuring, maintenance-free and robust– Low cost: < 1$– Small size: < 1 cm3

L /– Low power/energy– Long lifetime of product requires energy-saving

L ti fi di t M biliLocation finding system Mobilizer

Sensing unit Processing unit

Sensor ADCProcesso

rStorage

TranceiverStorage

Power


Power generatorPower unit


Sensor Network Platform

• Each platform class handles different types of sensing.


Comm. of the ACM, Vol 47(6), June 2004]

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Architecture of Sensor Network (EPC)Architecture of Sensor Network (EPC)• EPC Sensor Network Architecture

KNOM 2007, Cheju Mobile Computing Lab. 2007. 4 26 김대영,”EPCglobalNext Generation Technology“ KRNET 2006

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Architecture of Sensor Network (IP-USN)

6lowpan Sensor 6lowpan G/W OperatorUser

Architecture of Sensor Network (IP USN)

6lowpan Sensor 6lowpan G/W OperatorO&M via

IPv4/IPv6 access2001:2b8:f2:2::3

Using observed data via IPv4

access

Meteorological

Wireless Mesh Network

Wireless Mesh Network

IEEE802.11b

IPv4 backbone2001:2b8:f2:2::4

2001:2b8:f2:2::4

gobservation

Mesh Node

IPv6 backbone

KMA DB2001:2b8:f2:3::3

2001:2b8:f2:3::4

Meteorology prediction and

forecast Service

Oceanographic Observation

Meteorological/Oce Meteorological/Oceanogr

2001:2b8:f2:3::4

2001:2b8:f2:3::4

User

Service

Real-time Coast/Ocean Information

Observation

anographic Observation

Observe by using 6lowpan sensor and then transmit the data to 6lowpan G/W

aphic Data Transmission and Collection

Transmit observed data to DB through Wireless Mesh Network

NORI DB

User

O&M viaIPv6 access

Service


then transmit the data to 6lowpan G/W Wireless Mesh Network

KT Advanced Technology Laboratory,“A USN-based System for Meteorological/Oceanographic Observation”, RFID_USN2006 워크샵9/50


Application Service Model Based on Sensor Networkpp a o S od as d o S so o

콘텐츠서버

Command 센서 네트워크

센서노드게이트웨이

(싱크)

지역서버

(미들웨어)

Command

Data

센서 네트워크기반

서비스플랫폼

응용서버

Data

상황 감지 센서네트워크

상황 정보수집

지역네트워크

전역네트워크

상황 정보저장, 인식

전달

센서 네트워크서비스

센서 네트워크서비스 제공

전역네트워크

네 워전달 플랫폼



Application Framework Based on Sensor Networkpp

응용서버1

응용서버2 …

응용서버 n

ApplicationsApplications

USN • 이력 정보데이터SensorSensor

USN 플랫폼 콘텐츠서버

이력 정보• 관련 기관 정보상황 제어 보안/인증이력관리

데이터저장/분배

SensorSensorPlatformPlatform

지역 서버• 상황 정보• 제어 정보• 부가 정보

상황 인지 기반의 미들웨어 실시간 데이터 처리

SensorSensorMiddlewareMiddleware

센서 네트워크임베디드 HW/SW WPAN 센서

SensorSensorNetworkNetwork

(Node/Sink)(Node/Sink)


(Node/Sink)(Node/Sink)

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Development Roadmap of Sensor Network

Technology 2005 2006 2007 2008

Tag, Sensor, Mobile RFID Mobile RFID 900/433 MHz RFID System900/433 MHz RFID System

Technology 2005 2006 2007 2008

Reader Semi-active SAL Semi-active SAL Fully-active SAL Fully-active SAL

RFID ApplicationsRFID ApplicationsUSN based u City servicesUSN based u City services

USN Applications USN Service ModelingUSN Service ModelingUSN based u-City servicesUSN based u-City services

USNMiddleware

Location based context-aware Middleware S/W

Location based context-aware Middleware S/W

RFID MiddlewareRFID Middleware

Intelligent context-aware Middleware

Intelligent context-aware Middleware

USN Networking and Configuration

High-powered sensor nodesBcN Networking

High-powered sensor nodesBcN Networking

Low power communicationAd-hoc Networking

nano/micro/macro-sensor nodes

Low power communicationAd-hoc Networking

nano/micro/macro-sensor nodes


and Configuration USN Service ModelingUSN Service Modelingu-Sensor Gatewayu-Sensor Gateway


Protocol Stack of Sensor Network

Application specific protocols

M

Task

Balance and schedule the sensing tasks given to a

Needed when access through the internet or other external

k

Power

Mobility m

a

managem

enApplication layer

g gspecific regionnetworks

Multihop wireless routing protocols between the sensor r m

anagem

anagement p

nt planepp y

Transport layer

Network layer

Detect and register the movement of sensor node

protocols between the sensor nodes and the sink nodes

M lti l i f d t t ent plane

plane

Network layer

Data link layerManage how a sensor node

it

Multiplexing of data streams, data frame detection, medium access and error control

Physical layerFrequency selection, carrier frequency generation, signal detection, modulation, data

uses its power


encryption

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Physical Layer

• NeedsSimple but robust modulation transmission and receiving technique– Simple, but robust modulation, transmission, and receiving technique

• Transmission media– Radio

- ISM(Industrial, Scientific, Medical) 915MHz band widely suggested

I f d O ti l di– Infrared, Optical media

• Open research issue– Largely unexplored area

– Modulation scheme- Needed simple and low-power modulation scheme

– Hardware designTi l l t


- Tiny, low-power, low-cost

- Power efficient hardware management strategy14/50


Standardization of WPAN

IEEE 802.15 (WPAN) Working Group

Task Group 1 / 1aWPAN

Task Group 2Coexistence

Bluetooth SIG

WiMedia

Task Group 3 / 3bWPAN High Rate

Task Group 3aWPAN Alt.

Higher Rate

WiMedia Alliance

UWB FHigher Rate

Task Group 4 / 4bWPAN L R t

ZigBee

UWB Forum

Task Group 4cMilimeter Wave

IETF

WPAN Low Rate

Task Group 5Task Group 4a

AllianceMilimeter Wave Alternative PHY

IETF6LoWPAN

Working Group

pWPAN

Mesh Networking

Task Group 4aWPAN Alt.Low Rate

SC ng


SCwngStanding

Committee15/50


Physical Layer of WPAN

IEEE802.15.3 IEEE802.15.4• Speed

– 11, 22, 33, 44, 55 Mbps• Channels

Speed20, 40, 250 kbps

Channels– 4(or 3) channels in the 2.4 GHz band

• Modulation– QPSK (11 Mbps)

1 channels in the 868MHz band10 channels in the 915MHz band16 channels in the 2 4GMHz bandQ ( p )

– DQPSK (22 Mbps)– 16-QAM (33 Mbps)– 32-QAM (44 Mbps)

16 channels in the 2.4GMHz bandModulation

BPSK (868MHz/20kbps)BPSK (915MH /40kb )32 QAM (44 Mbps)

– 64-QAM (55 Mbps) :• Coexistence with

802 11b 802 11 FHSS

BPSK (915MHz/40kbps)O-QPSK (2.4GHz/250kbps)

Coexistence with– 802.11b, 802.11 FHSS– 802.15.1

• RangeAt l t 10 i ll di ti

802.11b DSSS802.15.1 FHSS802.15.3 DSSS


– At least 10m in all direction 80 . 5.3 SSS


Data Link LayerData Link Layer

• Hypotheses for medium access strategies– Minimizing “energy consumption”Minimizing energy consumption– Maximizing “bandwidth utilization”

Wh l MAC t l d d?• Why novel MAC protocol are needed?– MAC protocol in a cellular system

• Goal : high quality of service (QoS), bandwidth efficiency• Power conservation is not an issue

– MAC protocol in Bluetooth or ad hoc network• Bluetooth uses a centrally assigned TDMA scheme by a master node

• One of the most active research areas for WSNCSMA based medium access– CSMA-based medium access

• S-MAC, T-MAC– Polling-based medium access

SMACS(S lf i i MAC f S t k ) TRAMA


• SMACS(Self-organizing MAC for Sensor networks), TRAMA

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MAC for WSN (S-MAC)

• S-MAC Message Passingi il l i f d i ll f– Similar to 802.11, a long message is fragmented into many small fragments.• Transmitting a long message as a single frame is disadvantage as the re-

transmission cost may become hightransmission cost may become high.

– Unlike 802.11, a channel is reserved for duration of entire message• Only one RTS/CTS packets are used for all the fragments.y p g

• Using RTS/CTS for each fragment will lead to high control overhead.

• Therefore, others can sleep as long as possible, and hence reduce switching radio overhead from sleep to active.

RTS CTS DATA ACK DATA ACKRTS CTS

RTS

ti

CTS DATA ACK DATA ACK DATA ACK

time<traditional RTS-CTS-DATA-ACK scheme>


time<S-MAC message passing>

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MAC for WSN (T-MAC)

• With normal MAC protocols, messages are spread out over the whole time frameWith S MAC ll k d i t th ti t l• With S-MAC, all messages are packed into the active part only

• With T-MAC, the active time is dynamically adjusted (i.e., be shorten) by timing out on hearing nothing during some time period (TA).


– TA determines the minimal amount of idle listening per frame .

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Data link Layer of WPAN

IEEE802.15.3 IEEE802.15.4

Data link Layer of WPAN

• QoS support

• Security support

Security support Power consumption considerationDynamic channel selectiony pp

• Power save mode management

F t ti

Dynamic channel selectionNetwork topology

Star topology• Fragmentation

• PNC(Piconet coordinator) Handover

Peer-to-peer topologyCluster-tree network topology

• Dynamic channel selection

• Transmit power controlp

• Fast connection time(< 1s)

Ad h k


• Ad hoc network

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Data Link Layer of WPAN

f h ( )IEEE802.15.3 IEEE802.15.4

• Super frame scheme(PNC)– Beacon– CAP (Contention Access Period)

Optional use of superframe !!

Non-beacon enabled PAN• optional• CSMA-CA

– CFP (Contention Free Period)Unslotted version of the CSMA-CA

( )Beacon enabled PAN

BeaconCAP

At least 420 symbolsSlotted version of the CSMA-CA

CFP(optional)CFP(optional)Up to 7 GTSBetween PAN coordinator and devices


Total 16 time slots

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Physical / Data Link Layer of WPAN802.15.1 802.15.3 802.15.3a 802.15.4

ObjectivesObjectives Bluetooth High Rate UWB Low Rate/ZigBee

Physical / Data Link Layer of WPAN

jj g g

Frequency Frequency bandband 2.4~2.4835Ghz 2.4GHz 3.1GHz~10.6GHz

868/915MHz2.4GHz

FH/TDDCSMA/CA,

CSMA/CAMACMAC FH/TDD79 Ch, 1600hop/sec

,S-Aloha,TDMA

CSMA/CATDMA

TopologyTopology Piconet,Piconet,

Child i tStar, MeshTopologyTopology Scatternet

Child piconet, Neighbor piconet

Peer2peer

Data RateData Rate < 1Mbps(sync.)< 723Kbps(Async )

< 55Mbps100Mbps at 10m200Mbps at 4m 20k~250kbps

< 723Kbps(Async.)path to 400Mbps

ModulationModulation GFSKQPSK, DQPSK, 16/32/64-QAM (11,22,33,44,55

Mb )

QAM (if Multi-band

OFDM)

BPSK(868/915MHz)O-QPSK(2.4GHz)

Mbps) OFDM) Q ( )

RangeRange 10m(1mW)100m(100mW)

5~10m 10~20m(75m?)

Nokia,


Major VenderMajor Vendero ,

Sony,Ericsson

Xtreme spectrum, Timedomain Chipcon, Motorola

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Network LayerNetwork Layer

• Why is it important?Th i i h MANET– The more stringent requirements than MANET

• Scalability

E ffi i• Energy efficiency

• No global ID

• Data centric• Data centric

– Challenges• Require energy-efficiency routing protocols to maximize networks• Require energy-efficiency routing protocols to maximize networks

lifetime (Sensor node depends on only battery power)

• Scalability (Sensor networks can involve thousands of nodes)y ( )

• Robustness to environmental effects and failures of node and link

• Data aggregation and fusion to reduce redundant data



Routing Protocol for Sensor NetworksRouting Protocol for Sensor Networks

• Sensor Network Routing Protocol Classificationg

ClusteringFl t Clustering(Cooperative)

Flat(Multihop)

SAR DirectedDiffusionSPIN MECN LEACH TEEN HEED

SPIN-PP

SPIN-EC

SPIN-BC

SPIN-RI

SMECN PEGASIS

SPIN EC SPIN RI



Routing Protocol for Sensor Networks (Flooding)Routing Protocol for Sensor Networks (Flooding)

• Broadcasts data to all neighbor nodes regardless if they receive it before or not • It does not require costly topology maintenance and complex route discovery• It does not require costly topology maintenance and complex route discovery

algorithm

• Implosion and overlap problems• Disadvantage

– Resource blindness

D k i il bl• Does not take into account available energy resources• Advantage

– not to require costly topology maintenance q y p gy– simple routing discovery algorithm

1

2 4

61

2 4

61

2 4

6


3 5 3 5 3 5

25/50


Routing Protocol for Sensor Networks (SPIN)

• SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation)– Overcome the deficiencies of classic flooding by negotiation and resource g y g

adaptation– Three types of message

• ADV : description of data (meta-data)• REQ : request data• DATA : real data transmission

– Based on Data Centric

DATAREQADV

Step3Step2Step1

ADV REQ DATA

KNOM 2007, Cheju Mobile Computing Lab. 2007. 4 26Step4 Step5 Step6

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Routing Protocol for Sensor Networks (Directed diffusion)g

• Directed Diffusion– After for a sink node flooding the data information to want, source transmits the data

to the sink nodeto the sink node– Data-centric and application-aware– The sink periodically refreshes and resend the interest– Attribute-based naming

Sink broadcasts interest (task description)– Sink broadcasts interest (task description)– The interest has timestamp and gradient field– As the interest is propagated, the gradients from the source back to the sink are set up– When the source detect the event meeting the interest, send databack to the sink

through the gradientthrough the gradient– Local data aggregation– When the sink receives data, refresh and reinforce the interest

SourceInterest

Gradient

Data

Reinforcement

Data


Sink27/50


Routing Protocol for Sensor Networks (LEACH)Routing Protocol for Sensor Networks (LEACH)

• LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)Sensors are organized into clusters– Sensors are organized into clusters.

– Cluster-head will be represented by members in turn.

– Only cluster head will participate data relaying.y p p y g

– Representative Data aggregation protocol

– Assumption

• Base node can directly communicate with all nodes, that is single hop distance

Cluster headCluster head

Sensor nodes

KNOM 2007, Cheju Mobile Computing Lab. 2007. 4 26BS (user) 28/50


ZigBee™ 802.15.4 Network Layer RoutingZigBee 802.15.4 Network Layer Routing

Hierarchical RoutingTree structured addressing

Table-Driven RoutingRoute DiscoveryTree structured addressing

Not optimal pathRoute Discovery

RREQ-RREPRoute path

Routing Table

Broadcast RREQ


Unicast RREP

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Transport Layer (1/2)Transport Layer (1/2)

• Needs

– Maintain the flow of data if the sensor networks applications requires it

• Research issues

– TCP Ack mechanism is too costly

– One possible approach : TCP splitting

• Communication between user and sink node

→ TCP or UDP via the internet or satellite

• Communication between sink node and sensor node

→ UDP type protocol, because sensor node has limited memory, power

• Recent works

– [REL-WSN], for sink-to-sensors reliable transport issues in WSN


– [TRANS-WSN], for sensors-to-sink reliable transport protocols in WSN

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Transport layer (2/2)Transport layer (2/2)• TCP connections are ended at sink nodes, and special transport layer protocol

can handle the communications between the sink node and sensor nodes

• Communication between user and sink node

– TCP or UDP via the internet or satellite

• Communication between sink node and sensor node• Communication between sink node and sensor node

– UDP type protocol, because sensor node has limited memory

TCP/UDP ?



Application Layer (1/2)Application Layer (1/2)• Needs

– Depending on the sensing tasks different types of application software built– Depending on the sensing tasks, different types of application software built and used

• Application layer protocolsApplication layer protocols– 인터넷이나 다른 외부 네트워크를 통해 시스템에 접근하고자 할 때 필요

– 데이터 패킷의 수신지를 나타내기 위해 특성 기반(attribute-based) 명명을

반드시 고려

• Sensor Management Protocol (SMP)– 데이터 수집, 특성 기반 명명, 클러스터링과 관련된 규칙을 도입

– 위치 탐지 알고리즘과 관련된 데이터 교환

– 센서 노드의 시간 동기화

– 센서 네트워크의 구성과 노드의 상태, 네트워크의 재구성에 대한 질의

데이터 네트워크의 인증 키 분배 보안 TADAP (T k A i d D


– 데이터 네트워크의 인증, 키 분배, 보안 TADAP (Task Assignment and Data Advertisement Protocol)

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Application Layer (2/2)Application Layer (2/2)

• Sensor Query and Data Dissemination Protocol (SQDDP)– 애플리케이션에 쿼리를 하고, 쿼리에 대한 응답을 하고, 수신된 응답을 수

집하는 인터페이스를 제공

– SQTL (Sensor Query and tasking language)

• 애플리케이션에 큰 집합의 서비스를 제공

• 센서 노드가 메시지를 받았을 때, 센서노드에 의해 만들어지는 이벤트

를 정의

• Every event

– 타이머 타입아웃에 때문에 주기적으로 발생하는 이벤트를 정의타이머 타입아웃에 때문에 주기적으로 발생하는 이벤트를 정의

• Expire event

한 타이머가 만료될 때 발생하는 이벤트를 정의


– 한 타이머가 만료될 때 발생하는 이벤트를 정의

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Management Plane (1/2)

• Power Management Plane– Manage how a sensor node uses its power

– Example

S d t ff it i ft i i f f• Sensor node may turn off its receiver after receiving a message from one of its neighbors

– Avoid getting duplicated messages

• When the power level of the sensor node is low

– Broadcasts to its neighbor it is low in power

– Cannot participate in routing messages

– Reserve the remaining power for sensing

• Mobility Management Plane– Detect and register the movement of sensor nodes


→ Maintain a route to the user

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Management Plane (2/2)

• Task Management Planeg

– Balance and schedule the sensing tasks given to a specific region

N ll d i h i i d f h i– Not all sensor nodes in that region are required to perform the sensing

task at the same time

→ Some sensor nodes perform the task more than others

– Needed so that sensor nodes can

- Work together in a power efficient way

R t d t i bil t k- Route data in a mobile sensor network

- Share resources between sensor nodes



Plan of Sensor Network Protocol

Power Management Mobility Management Task ManagementPlane

Layer

Application 에너지 효율성 고려한응용 프로토콜

센서 노드들의 이동관련Task 관리

응용 분야에 따른Sensing Task 동작 관리

Transport센서노드와 Sink 사이

제한적인 전력과 메모리를고려한 UDP 요구

이동 특성을 고려한데이터의 흐름 유지

응용 분야에 따른데이터 흐름 유지

고려한 UDP 요구

Network 에너지 효율성을고려한 라우팅

위치 정보에 의한 네트워크토폴로지 정보 유지

Task 요구 사항을고려한 라우팅

Data Link On/Off modeFrame Overhead 최소화

Peer DiscoveryAuto-Synchronize

Task에 따른Schedule Table 형성

Physical 에너지 효율적인 매체 선택적절한 변조방식 선택

전송 매체에 따른제한적 이동

Task 요구 사항을고려한 매체 선택



센서 네트워크 기반의 응용 서비스센서 네트워크 기반의 응용 서비스• 지능화 수준에 따른 분류

높

음

[u-지능형 서비스]

서

비

스 [ 행위제안서비스]

[u 지능형 서비 ]

상황을 파악하고 여기에

따라서 필요한 행위를

스스로 수행하는 서비스

- u-Terminal스

지

능

화[u -상황고지서비스]

[u -행위제안서비스]사용자의요구를추측하여 공간적상황에필요시 되는

행위정보를사물/컴퓨터가스스로제안하는서비스

- u-ID

- 상황인식정보

화

수

준[u-정보제공서비스]

사용자의요구가있을 때마다실시간으로원하는공간에대한 상황정보를검색, 추적하여

사용자에의해 이미 요구된바에 따라 정해진공간적상황을파악하여

원하는상황정보를 실시간으로 제공하는 서비스

낮

음

[u-커뮤니케이션서비스]언제 어디서나어떤 단말기로나유비쿼터스네트워크를활용하여공간의제약을받지 않고 사용자가원하는통신

및 정보(문서, 전자지불) 수/발신 등이 가능한서비스

제공하는서비스


,

Source : System Application Service based on Ubiquitous Technology 2003.12 조위덕


센서 네트워크 기반의 응용 서비스(1/6)센서 네트워크 기반의 응용 서비스(1/6)• Forest Monitoring

– Redwood in SF

– Wireless Micro Wireless Micro-weather Mote

버클리 Ti OS B billi Ti DB• 버클리 TinyOS, Bombillia, TinyDB, TinySEC, TOSSIM 등

• Sensor Web



센서 네트워크 기반의 응용 서비스(2/6)(Great Duck Island 2002 deployment)(Great Duck Island 2002 deployment)

Great Duck Island : 바다제비 생태계 감시



센서 네트워크 기반의 응용 서비스(3/6)(Smart Home Project)

오늘은 오늘은 혈압이스마트 거울

오늘은 오늘은 혈압이스마트 거울

(Smart Home Project)

이 부분이 변했어요. 진찰을받아보세요

오늘은어느 약을먹지?

늘 혈 이좋군요. 한 알만 드세요.

스마트 거울

이 부분이 변했어요. 진찰을받아보세요

오늘은어느 약을먹지?

늘 혈 이좋군요. 한 알만 드세요.

스마트 거울

받아보세요.개인 의료 상담시스템 (PMA)

받아보세요.개인 의료 상담시스템 (PMA)

환자의정보

제공

환자의정보

제공

상처 부위가 감염된 것

병원 사무실,간호원 방문 서비스,간병인, 의료기록 DB상처 부위가 감염된 것

병원 사무실,간호원 방문 서비스,간병인, 의료기록 DB상처 부위가 감염된 것

같네요. 보다 자세한검사를 받아 보세요.

의료정보/처방

스마트 밴드

상처 부위가 감염된 것같네요. 보다 자세한검사를 받아 보세요.

의료정보/처방

스마트 밴드


(스마트 의료 홈 프로젝트, 미국로체스터 대학 미래건강 센터)


센서 네트워크 기반의 응용 서비스(4/6)(eHII Project)(eHII Project)

• 가정과 방송･통신･공

건강 화장실 다이어트 나비

(건강관리사이트)

가정과 방송 통신 공

공서비스 등의 사회시

스템과 연결되는 가정

전자건강

스템과 연결되는 가정

내 정보 기반을 지칭

전자건강 checker

• 가정내의 AV･정보기

기･주택설비가 사회인기 주택설비가 사회인

프라･서비스와 연결되

는 디지털･네트워크･는 디지털 네트워크

인프라의 개념



센서 네트워크 기반의 응용 서비스(5/6)OGC Sensor Web Integrated Client

서비스 이름 OGC Sensor Web Integrated Client

서비스 방법 웹을 이용한 방법

시스템 구성

Web Mapping Service (WMS), Web Coverage Service (WCS) Web Feature Service (WMS), OGC CatalogSensor Observation Service (SOS) ,Sensor Planning Service (SPS)SensorML, Observation & Measurement, Web Notification Service

센싱 속성 강우량 습도 온도 풍속 풍향 기압


센싱 속성 강우량, 습도, 온도, 풍속, 풍향, 기압,

기타 속성 건물 안의 상태(이미지 정보)

특징실제 지형을 표현하기 위해 3D 기법 사용, 위치 정보 표현세세한 지형묘사와 더불어 확대 축소기능이 탁월함


센서 네트워크 기반의 응용 서비스(6/6)

• MS SensorMap

서비스 이름 MSR SenseWeb Project

서비스 방법 웹을 이용한 방법

시스템 구성GeoDB(데이터베이스) , DataHub(데이터 수집 및 배포)IconD(아이콘 생성 및 처리), SenseWeb Client(웹 클라이언트)

센싱 속성 온도, 습도 등(환경 정보)


기타 속성 교통정보( 트래픽정보, 이미지), 주차정보, 바닥환경정보, 환경정보(호수)

특징센서 타입 온톨리지를 구성(센서 데이터의 표현을 위함)실생활에 필요한 유용한 정보(주차, 교통, 먼지, 기타 등등) 위주의 서비스


센서 네트워크 기반의 응용 서비스 사례 분류센서 네트워크 기반의 응용 서비스 사례 분류

u-통신 u-정보제공 u-상황고지u-행위제안

u-지능형u 지능형

보건복지건강화장실(일본 마쓰시다),

네트워크 이용 건강관리사업(나가세 산업),

식생활 카운셀링 시스템(마쓰시다 전공),

스마트 의료 홈

(로체스터대)

건설교통두더지 로봇

(일본 NTT)건설기계 원격관리 (일본 히타치 전기)

스마트웨이

(미국 잔부사)

유비쿼터스 국토환경 모니터링 시스템

(일본),

환경노동 마이크로무선환경감시시스템(KAIST)

Great Duck Island 프로젝트

(미국 U.C Berkeley)

음악선생님

교육

음악선생님

(야마하,NEC),

교육학습시스템

(NRI 노무라 그룹)

스마트 유치원 프로젝트

(미국 UCLA)

문화관광 자동 개찰기 콘텐츠 송신(일본 오므론사)문화관광 자동 개찰기 콘텐츠 송신(일본 오므론사)

국방 /보안

홈시큐어리티

(미국 잔부사),

모바일 경보기

(니치덴 일렉틱)


(니치덴 일렉틱)


센서 네트워크 기반의 응용 서비스를 위한 기술 구조

행정보건 건설 환경

교육문화 국방 농축

센서 네트워크 기반의 응용 서비스

응용 기술J

P2P,Grid,방송 및

멀티미디어웹 서비스위치기반서비스

행정복지 교통 노동

교육관광 보안 수산

단말 기술센서

(바이오, 화학, …)오감인터페이스 Display

Java,XML,

…

…생체/화상/음성

인식UFID/GIS디지털 콘텐츠

단말 기술 (바이오, 화학, …)RFID

(Tag, Reader,…) MEMS

SoC지능형 로봇

착복형/신체내장형컴퓨터

GPS

미들웨어 보안/인증

통합 네트워크 미들웨어

상황인지 기반 지능형 에이전트

실시간 운영체계 및 임베디드 S/W

센서 네트워크

네트워크

통합 네 워 미들웨어 실시간 운영체계 및 임베디 S/W


근거리 무선네트워크

(IEEE 802.x, Wibro, …)

유무선 액세스 네트워크(WCDMA,

xDSL, CATV, FTTx,…)

핵심 네트워크(BcN, NGN,…)


센서 네트워크 기반의 응용 서비스 방향

센서 네트워크

높음

지능형

센서 네트워크

센서 네트워크3 단계서

비스

행위제안

센서 네트워크1 단계

센서 네트워크2 단계

지능화

수준

정보제공

상황고지

1 단계준

낮음

커뮤니케이션2006년 2015년2010년

시기

위치 추적 서비스Mobile GIS / UFID

태그 기반의 미들웨어홈네트워크 제어용 미들웨어

자동식별 미들웨어실시간 임베디드 운영체계

상황인식 기반 감시 서비스

상황 인식 기반 미들웨어

마이크로 임베디드 운영체계

다기능 통신 센서

네트워크 기반 로봇

사용자 의도인식/상호작용 기능상황인식 기반 제어 서비스

센서간 연동자율형 사물 제어 미들웨어나노 임베디드 운영체계

지능형 센서실시간 임베디드 운영체계

수동센서/RFID

접속형 인터페이스

태그/센서 개별 인식

사물인지 /고정개체

ADSL/VD니

네트워크 기반 로봇

감성인식 및 생체 인식

오감형 인터페이스

센서/태그 통합

주변환경 인지/개체간 통신

센서와 네트워크 결합

지능형 센서지능적인 협업 로봇

사용자 의도 인식 및 상호작용지능형 다중 정보 융합 인터페이스

착복형/신체내장형 컴퓨터상황인지 / 자율적 통신

센서 네트워크와 제어 결합


ADSL/VD니

음성.데이터 융합

ATM

센서와 네 워 결합

초기 BcN

(유무선 연동 및 통신방송 융합)

센서 네트워크와 제어 결합1G 무선랜, 초고속 휴대인터넷 보급BcN(광대역 연동 및 통신방송 융합)


센서 네트워크 1 단계 서비스 모델

• 구성– 수동 고정형, RFID, GPS 등의 센서를 이용하여 1 홉으로 데이터를 수집

게이트웨이와 가까이 위치한 사물의 위치정보 상황정보 등을 실시간으로 수집– 게이트웨이와 가까이 위치한 사물의 위치정보, 상황정보 등을 실시간으로 수집

– 지역 서버에 전달하여 데이터베이스에 지속적으로 저장

• 서비스 유형– 위급한 상황이 발생할 경우 관리자에게 긴급메세지를 전달

– 주기적으로 플랫폼에 가공된 정보를 전달하여 일반 사용자가 확인

ADSL , ATMADSL , 2G/3G

Wireless LAN 수동형 센서 / 위치인식

Local지역 U-

응용 1

Network지역서버

U플랫폼 …

응용 n

• 실시간 정보• 로그 정보


• 기타

47/50



– 센서네트워크• 능동형, 다기능 복합 센서를 위주로 센서 네트워크가 형성되어 멀티홉을 거쳐 다양한 데

이터를 수집이터를 수집

– 지역 서버• 상황 정보에 따른 추론 과정을 통해 대처 메시지를 전달

– 플랫폼관련 분야의 콘텐츠 서버와 연결되어 풍부한 정보를 관리자와 일반 사용자에게 제공• 관련 분야의 콘텐츠 서버와 연결되어 풍부한 정보를 관리자와 일반 사용자에게 제공

FTTH , 3G/4G , Wireless LAN,

초기 BcN

FTTH , 3G/4G ,

Wireless LAN,능동형 센서 / 상황인식

센서 네트워크

응용 1

초기 BcN Wireless LAN, 센서 네트워크

LocalNetwork

지역서버

U-플랫폼 …

응용 n

실시간 정보


컨텐츠 1 ….. 컨텐츠 n

• 실시간 정보• 로그 정보

• 기타

48/50



– 센서와 제어 기능이 융합되어 상황인지 기반의 제어 서비스가 제공– 센서부

• 센서와 제어기기가 공존하여 실시간 정보를 수집센서와 제어기기가 공존하여 실시간 정보를 수집

• 위급시 지역 서버에게 긴급 메세지를 전달하고 전문가 시스템은 상황을 인지하여

제어기기에 명령을 내리는 양방향 자율 통신을 수행

플랫폼– 플랫폼• 콘텐츠 서버와 연동할 뿐만 아니라 타 유비쿼터스 시스템과 연결하여 보다 더 능

동적으로 상황에 대처 타U-

플랫폼

FTTH , 3G/4G , Wireless LAN, BcN

능동형/제어 센서 / 상황인식지능형 센서 네트워크(감시 및 제어 기능)

LocalNetwork 지역 U-

응용 1

Network 지역서버

U플랫폼

…

응용 n

KNOM 2007, Cheju Mobile Computing Lab. 2007. 4 26컨텐츠 1 ….. 컨텐츠 n

전문가

시스템49/50


감사합니다감사합니다..


2007년4월26일 김도현 제주대학교통신컴퓨터공학부 - KNOM · 2007-04-26 · knom...

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Transcript of 2007년4월26일 김도현 제주대학교통신컴퓨터공학부 - KNOM · 2007-04-26 · knom...