![우팅 기법으로 ADV, REQ, DATA 세가지 형태의 메시지 해 설치된 중계기의 수신범위가 겹쳐지는 공간을 만들어
를 가진다. 센서 노드는 메타 데이터를 가지는 ADV패킷 센서 패킷에 대한 수신범위를 가지는 중계기의 수를 늘여,
을 방송하면 주변 노드에서 관심이 있으면 REQ를 전송해 각 중계기에서 받게 되는 센서 노드의 RSSI 값을 이용해
준다. 센서 노드에서는 REQ 패킷을 받으면 데이터를 주 중계기와의 거리를 구하고 거리만큼의 중계기 반경을 그
변 노드로 전송을 해주는 방식으로 동작한다. 또한 TEEN 려 센서 노드를 수신한 중계기의 반경들 간에서 중첩되는
프로토콜은 클러스터 헤드가 방송하는 임계값을 기준으로 공간을 측정하는 방식으로 하였다. 이 방법은 센서 노드의
감지된 데이터가 임계값을 초과하면 데이터를 전송하는 정보를 수신하는 중계기의 수가 많을수록 반경이 좁아져
방식으로 지진과 폭발 등과 같은 갑자기 변화 하는 데이 정확도가 높아지고 수신 받는 중계기가 하나밖에 없다고
터를 측정하기 위한 프로토콜이다. 위에서 언급한 이 두 하더라도 주변 중계기의 수신 범위를 제외하면 측정되는
프로토콜에서 SPIN 프로토콜에서는 중계기에서 주기적으 반경을 줄일 수 있다. 그림 2.는 중계기들과 RF 신호 범
로 ADV패킷을 보내주면 센서 노드에서 DATA를 전송하 위를 표현한 것이다. 이들 중계기 수신 범위내에서 이동
게 하여 센서노드의 전원 소비를 최소화 하고 TEEN 프 중인 모든 센서노드들은 각 중계기 RF의 신호 범위에 포
로토콜의 방식을 차용해 센서 노드에서 값이 급작스럽게 함되어진다. 따라서 중앙 통제 시스템에서는 각 중계기들
변할 경우 바로 중계기로 DATA 패킷을 전송해 ADV 패 로부터 전송 받은 정보를 이용하여 위치 정보를 위한 계
킷이 가지 않았을 때 일어날 응급사항을 검출 할 수 있도 산을 실행하여 공통 영역을 도출하게 되어 이동 중인 센
록 보완 하였다. 센서 노드에 대한 제어 방식은 그림 1. 서노드의 위치 영역을 찾아 낼 수 있게 된다. 이는 중계기
에서 볼 수 있듯이 주기적으로 센서노드의 정보를 받아 의 수가 증가 할수록 측정 범위가 좁아져 보다 정확하게
중앙처리장치에 데이터를 처리하고, 중계기에서는 센서노 위치 영역을 검출할 수 있을 것이다.
드 정보에 따른 라우팅 테이블을 유지하여 센서 노드의
위치를 저장하고 노드 소실이 일어났을 경우 주변 중계기
에서 탐지를 요청을 하게 된다. 라우팅 테이블에서는 센서
노드가 속해있는 중계기, 그리고 중계기와의 위치 정보등
을 관리 한다.
그림 2. 교차영역을 이용한 센서노드 위치 영역 지정
4. 결 론
기존 무선 센서 네트워크에서 사용되고 있는 프로토콜
과 RF 거리 측정 기법등을 본 논문에서 새로이 제안한
중계기 기반 위치 추적 시스템에 적합하도록 응용 개발하
여 적용시켰고, 또한 센서 노드 위치를 교차 영역 지정 방
식으로 찾게 되어 실제 환경에서 센서 노드의 위치한 영
역을 쉽게 찾아낼 수 있도록 하였다. 이 시스템은 유-헬
스케어와 노인복지, 병원 응급실 시스템과 같은 정기적으
그림 1. Protocol Flow Chart 로 센서의 데이터를 받고 응급 상황에 능동적으로 반응
할 수 있는 시스템에 적용되어 활용될 수 있으며, 스마트
3. 중계기 기반 위치 측정 폰이나 타블릿 PC에 이 기술을 적용시켜 활용될 수 있을
제안된 프로토콜에서는 응급상황이 발생된 노드의 위치 것으로 기대된다.
를 파악하기 위해 위치 정보 계산 기능을 새로이 제안한
다. 기존의 RF 통신에서는 유동적인 센서의 위치와 중계 참고 문헌
기와의 거리를 측정하기 위한 방법으로 중계기가 센서 노 [1] 이병문, 박연희, 이영호 “지그비 기반의 심전도 센서노
드와의 동기화가 필요한 ToA방식, RSSI 패킷을 이용해 드를 사용한 적응형 심박탐지 모델”, 한국인터넷정보학회
RF통신의 거리에 따른 신호의 감쇠를 이용하여 위치를 논문지, 제10권 제3호, 2009. 6, pp.17-25,
측정하는 방식, RF신호와 소리를 동시에 발생시켜 수신되 [2] M. Hazas, C. Kray, H. Gellersen, H. Agbota, G.
는 RF신호와 소리의 시간 차이로 거리를 계산하는 방법 Kortuem, "A Relative Positioning System for Co-located
등이 연구되어 왔다. 우리는 위에 설명한 방법들 중에서 Mobile Devices", MobiSys '05: The 3rd Int'l Conf. on
RSSI 패킷을 사용하는 방식으로 센서 노드의 거리와 위 Mobile System, Applications, and Services, 2005,
치를 측정하려고 하는데 RSSI 패킷만으로는 그 정확도가 pp.177-190.
상당히 떨어진다. 그래서 중계기를 일정한 간격으로 설치](https://image.slidesharecdn.com/random-120926080538-phpapp02/85/-2-320.jpg)
응급 모니터링을 위한 교차영역 위치지정 시스템
- 1. 응급 모니터링을 위한 교차 영역 위치 지정 시스템† 최창훈, 최현승, 우원재, 이병문* 경북대학교 컴퓨터공학과, 소프트웨어공학과 *가천의과학대학교 의료과학부 IT학과 hoon@knu.ac.kr, penot@naver.com, irbaboon11@naver.com, bmlee@gachon.ac.kr An Intersection Region Positioning System for the Emergency Monitoring Changhoon Choi, Hyeunseung Choi, Wounjae Woo, Byungmun Lee * School of Computer Information Kyungpook National University, *Gachon University of Medicine and Science 요 약 WPAN(Wireless Person Area Network) 환경에서 각종 센서와 RF 관련 장치들이 소형화됨에 따라 이 를 신체에 간편히 부착할 수 있게 되어 환경 정보 및 생태 정보를 획득하기 위한 무선 네트워크 기술이 널리 활용되고 있다. 특히 생태 정보 획득을 위한 무선 네트워크에서는 일반 환경 정보 수집과는 달리 이동성이 있는 생체에 대한 정보 획득을 위해서는 혈압등 생체 정보뿐만 아니라 생체에 대한 위치 정 보 또한 매우 중요하고 이는 응급 상황에서는 더욱 그러하다. 본 논문에서는 병원, 요양 시설, 또한 선 박등에서 응급 상황 모니터링에 활용될 수 있도록 생체 정보와 위치 정보를 파악할 수 있는 교차 영역 위치 지정 시스템을 제안하고자 한다. 1. 서 론 무선 센서 노드들에 대한 위치 정보를 이용하여 각 무선 센서 네트워크등 다양한 네트워크 환경에서 다양한 목적 센서 노들들에 대한 위치 영역을 계산하게 된다. 제안된 으로 사용되고 있는 지그비는 많은 응용에 적용되고 있다. 시스템 개발은 USN 무선 센서 기기로 Hmote 2420를 활 이를 이용한 WPAN(Wireless Personal Area Networks) 용하여 구현하였다. 또한 통신 프로토콜 방식은 RF 통신 기술의 개발은 홈 네트워크, 유-헬스에서 첨단 기능을 보 모듈(CC2420)을 이용하여 지그비( IEEE 802.15.4)통신 방 유한 선박 및 군용 시스템으로 확대되고 있다. 온도, 습도, 식을 채택하여 구현하였다. 이를 위한 프로토콜 개발을 위 조도, 압력, 가스 등의 주변 환경 정보에서부터 심박수, 체 해서 TinyOS에서 NesC 프로그램을 이용하여 개발하였다. 온, 혈압등의 생체 정보를 제어하기 위해 생체 센서 등의 제안된 시스템은 병원, 복지시설, 가정 및 선박등의 폐쇄 측정된 데이터를 얻기 위하여 무선 센서 노드들간의 무선 된 공간에서 활용할 수 있도록 설계되어 중계기로 사용되 통신 네트워크가 형성하고 있다. 특히 생체 정보 획득 응 는 노드는 고정되어 항시 전원이 공급되고 있다는 것을 용 시스템에서는 생체 데이터 그 자체도 중요하겠지만, 이 전제로 프로토콜을 구성하였다. 일반적으로 무선 센서 네 동성이 있는 생체에 대한 현재의 위치등을 파악하여 응급 트워크에 사용되는 프로토콜은 네트워크 전체를 하나의 상황에 대비할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 이동성이 영역으로 간주하여 모든 노드들이 동등하게 라우팅에 참 있는 생체에 부착되어 있는 무선 노드를 통해 생체 데이 여할 수 있고 멀티홉 라우팅을 특징으로 하는 평면 라우 터 뿐만 아니라 생체에 대한 위치 영역을 파악할 수 있는 팅과 네트워크를 클러스트링을 기반으로 한 다수의 영역 응급 모니터링 시스템을 제안한다. 으로 분할하여 각각의 영역내 특정 노드에 헤드의 역할을 부여하여 라우팅을 수행하는 계층적 라우팅이 있다. 본 논 2. 시스템 구성 문에서 구현된 라우팅 프로토콜에서는 평면 라우팅 기법 제안된 시스템 통신 시스템 구조는 중계기를 기반으로 중 센서노드가 싱크 노드에서 방송되는 요청을 기다리는 한 위치 추적 시스템이다. 중계기 들은 일정한 주기로 비 형태의 SPIN Protocol과 클러스트링을 기반으로 하고 있 콘 신호를 방송하게 되고 이 신호들을 수신한 무선 센서 는 TEEN Protocol을 혼합해 구성하고 있다. 먼저 이 두 노드는 신호를 분석하여 센싱된 정보와 위치 정보를 해당 가지 Protocol의 특징을 보자면 다음과 같다. SPIN 중계기들에게 송신하게 된다. 중계기들은 또한 주기적으로 Protocol 은 센서 노드가 데이터에 대해 광고 하고, 싱크 Host에게 전송하여 생체 데이터 관리를 하며 또한 수신된 노드로 부터의 요청을 기다리는 형태의 데이터 중심적 라 * 교신저자, †본 연구는 2011년도 중소기업청 산학연 공동 기술개발사업으로 수행된 연구임.
- 2. 우팅 기법으로 ADV, REQ, DATA 세가지 형태의 메시지 해 설치된 중계기의 수신범위가 겹쳐지는 공간을 만들어 를 가진다. 센서 노드는 메타 데이터를 가지는 ADV패킷 센서 패킷에 대한 수신범위를 가지는 중계기의 수를 늘여, 을 방송하면 주변 노드에서 관심이 있으면 REQ를 전송해 각 중계기에서 받게 되는 센서 노드의 RSSI 값을 이용해 준다. 센서 노드에서는 REQ 패킷을 받으면 데이터를 주 중계기와의 거리를 구하고 거리만큼의 중계기 반경을 그 변 노드로 전송을 해주는 방식으로 동작한다. 또한 TEEN 려 센서 노드를 수신한 중계기의 반경들 간에서 중첩되는 프로토콜은 클러스터 헤드가 방송하는 임계값을 기준으로 공간을 측정하는 방식으로 하였다. 이 방법은 센서 노드의 감지된 데이터가 임계값을 초과하면 데이터를 전송하는 정보를 수신하는 중계기의 수가 많을수록 반경이 좁아져 방식으로 지진과 폭발 등과 같은 갑자기 변화 하는 데이 정확도가 높아지고 수신 받는 중계기가 하나밖에 없다고 터를 측정하기 위한 프로토콜이다. 위에서 언급한 이 두 하더라도 주변 중계기의 수신 범위를 제외하면 측정되는 프로토콜에서 SPIN 프로토콜에서는 중계기에서 주기적으 반경을 줄일 수 있다. 그림 2.는 중계기들과 RF 신호 범 로 ADV패킷을 보내주면 센서 노드에서 DATA를 전송하 위를 표현한 것이다. 이들 중계기 수신 범위내에서 이동 게 하여 센서노드의 전원 소비를 최소화 하고 TEEN 프 중인 모든 센서노드들은 각 중계기 RF의 신호 범위에 포 로토콜의 방식을 차용해 센서 노드에서 값이 급작스럽게 함되어진다. 따라서 중앙 통제 시스템에서는 각 중계기들 변할 경우 바로 중계기로 DATA 패킷을 전송해 ADV 패 로부터 전송 받은 정보를 이용하여 위치 정보를 위한 계 킷이 가지 않았을 때 일어날 응급사항을 검출 할 수 있도 산을 실행하여 공통 영역을 도출하게 되어 이동 중인 센 록 보완 하였다. 센서 노드에 대한 제어 방식은 그림 1. 서노드의 위치 영역을 찾아 낼 수 있게 된다. 이는 중계기 에서 볼 수 있듯이 주기적으로 센서노드의 정보를 받아 의 수가 증가 할수록 측정 범위가 좁아져 보다 정확하게 중앙처리장치에 데이터를 처리하고, 중계기에서는 센서노 위치 영역을 검출할 수 있을 것이다. 드 정보에 따른 라우팅 테이블을 유지하여 센서 노드의 위치를 저장하고 노드 소실이 일어났을 경우 주변 중계기 에서 탐지를 요청을 하게 된다. 라우팅 테이블에서는 센서 노드가 속해있는 중계기, 그리고 중계기와의 위치 정보등 을 관리 한다. 그림 2. 교차영역을 이용한 센서노드 위치 영역 지정 4. 결 론 기존 무선 센서 네트워크에서 사용되고 있는 프로토콜 과 RF 거리 측정 기법등을 본 논문에서 새로이 제안한 중계기 기반 위치 추적 시스템에 적합하도록 응용 개발하 여 적용시켰고, 또한 센서 노드 위치를 교차 영역 지정 방 식으로 찾게 되어 실제 환경에서 센서 노드의 위치한 영 역을 쉽게 찾아낼 수 있도록 하였다. 이 시스템은 유-헬 스케어와 노인복지, 병원 응급실 시스템과 같은 정기적으 그림 1. Protocol Flow Chart 로 센서의 데이터를 받고 응급 상황에 능동적으로 반응 할 수 있는 시스템에 적용되어 활용될 수 있으며, 스마트 3. 중계기 기반 위치 측정 폰이나 타블릿 PC에 이 기술을 적용시켜 활용될 수 있을 제안된 프로토콜에서는 응급상황이 발생된 노드의 위치 것으로 기대된다. 를 파악하기 위해 위치 정보 계산 기능을 새로이 제안한 다. 기존의 RF 통신에서는 유동적인 센서의 위치와 중계 참고 문헌 기와의 거리를 측정하기 위한 방법으로 중계기가 센서 노 [1] 이병문, 박연희, 이영호 “지그비 기반의 심전도 센서노 드와의 동기화가 필요한 ToA방식, RSSI 패킷을 이용해 드를 사용한 적응형 심박탐지 모델”, 한국인터넷정보학회 RF통신의 거리에 따른 신호의 감쇠를 이용하여 위치를 논문지, 제10권 제3호, 2009. 6, pp.17-25, 측정하는 방식, RF신호와 소리를 동시에 발생시켜 수신되 [2] M. Hazas, C. Kray, H. Gellersen, H. Agbota, G. 는 RF신호와 소리의 시간 차이로 거리를 계산하는 방법 Kortuem, "A Relative Positioning System for Co-located 등이 연구되어 왔다. 우리는 위에 설명한 방법들 중에서 Mobile Devices", MobiSys '05: The 3rd Int'l Conf. on RSSI 패킷을 사용하는 방식으로 센서 노드의 거리와 위 Mobile System, Applications, and Services, 2005, 치를 측정하려고 하는데 RSSI 패킷만으로는 그 정확도가 pp.177-190. 상당히 떨어진다. 그래서 중계기를 일정한 간격으로 설치