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연구분야는 멀티캐스트, 모바일컴퓨팅, VoIP, 센서네트워크와 네트워크 보안 취약성 분석이며
멀티미디어 통신을 위한 H.264, MPEG4 응용과 Network Security, ITS 등의 연구를 진행하고 있습니다.
센서네트워크(IEEE802.15)는 2009년부터 유닉스시스템프로그래밍에 다루고 있으며,
네트워크 취약성 분석은 네트워크 관련 수업시간에 강의하고 있습니다.
IEEE802.15
Zigbee 는 저전력, 저 가격 사용의 용이성을 가진 근거리 무선 센서 네트워크의 대표적인 기술로IEEE 802.15.4 작업분과위원회에서 표준화된 PHY/MAC층을 기반으로 상위 Protocol및 Application을 규격화한 기술이다.
Zigbee란
먹이를 발견한 꿀벌은 벌집으로 돌아와서 날개를 펄럭이며 춤을 춘다. 지그재그로 움직이듯 보이지만 꿀벌들끼리의 중요한 커뮤니케이션 수단이다. 지그재그 춤을 통해 꽃의 위치와 거리 방향과 그 양까지 다른 벌들에게 정확히 알려준다.
꿀벌(Bee)의 지그재그 춤은 정확하고 경제적인 통신수단으로 알려져 있다.
Zig + Bee의 합성어로 차세대 무선 네트워크 기술이 지그비 이다.
저속 저전력 기반의 무선개인영역 통신 기술로, IEEE 802.15.4 표준을 하위 표준(PHY & MAC)으로 하고, 상위에 NTW, APL을 표준화 하고 보안도 추가한 ZigBee연합에서 제정한 국제표준 스펙으로 Zigbee는 저전력, 저가격, 사용의 편리성을 가진 근거리 무선 네트웨크의 대표적인 기술이다. IEEE802.15.4 표준의 phy층과 MAC층을 기반으로 상위 프로토콜(Protocal)과 응용을 규격화 한 기술로 원격 제어 및 관리의 응용에 적합한 홈 오토메이션 들의 적용된다. 유비쿼터스 센서 네트워크 환경 구축에 중추적 역할을 담당할 기술이다.
WPAN의 국제표준 중의 하나로 무선통신이고 구조까지 간단해서 크기가 작고 설계가 쉽고 개발 비용도 적게 든다는 장점과 저전력인데 비해 통신은 매우 안정적이다
Zigbee 기술
지그비 기술은 지능형 홈네트워크, 빌딩 및 산업용 기기 자동화 , 물류 환경 모니터링, 휴먼 인터페이스 헬스케어, 텔레매틱스,군사 등 다양한 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에 폭넓게 응용될 전망이다.
소형으로 전력 소모량이 적고 값이 싸 유비쿼터스 형식 솔루션으로 각광 받고 있다.
Zigbee Alliance
저속 WPAN에 대한 산업 표준 규격 채택을 장려 하기 위해 2001년 8월에 결성 되었다.
무선 제어와 모니터링 응용에 대한 지그비 표준을 전 세계적으로 채택 시키기 위해 산업과 상업 및 주거 시장을 위한 기술 표준 및 응용 프로파일 개발과 더불어 공인 시험 인증 프로 그램을 개발 하고 있다.
표준에 근거한 시헝 인증 프로그램과 누구나 쉽게 인식할 수 있는 로고를 엄격하게 운용하여 소비자가 항상 얼라이언스의 엄격한 상호 운용성 요구 사항을 만족 시킨 제품만을 선택 하도록 하기 위함이다.
* IEEE 802.15.4
- 802.15.4a : 위치파악, 기능강화, 이동성, 전송거리 확대 등을 목적으로 2007년에 표준화 응용 분야는 RFID/물류 및 자동차 용도로 사용되고 있다.
- 802.15.4b : 현재의 PHY/MAC 부분에 대한 기술 강화를 목적으로 2005년 11월에 표준화 특히, 868/915MHz 대역에 대한 국내 주파수 할당 문제에 따라 새로운 표준화 시, 이에 대한 대응이 가능할 것으로 판단된다.
사용 주파수 대역 및 전송 속도
전세계 :2.4 GHz ISM Band (250kbps), CFR47 part 15
미국 – 915 MHz ISM Band (40kbps), CFR47 part 15
유럽 – 868 MHz (20 kbps), EN 300 440
일본 – 2.4GHz (250kbps), ARIB STD-T-66
전송 거리 는 10 ~75 m range, 75m/ 1nW(0dbm)이하, 30mA TX
2.4GHz 하드웨어의 경우 30m/ Indoor, over 100m / outdoor
Zigbee 목적
- Short-range RF connectivity (typ. < 10m)
- Reliable transfer w/ low data rate (20~250 kb/s)
- Low power consumption (battery life >> 1 month)
- Very low cost
- Low complexity
* Zigbee device 모드의 역할
- Network Coordinator
- Coordinator
- Network Device
* 최대 입력 power level
- -20dBm 이상
* Modulation 방법
- 2.4GHz에서는 Offset QPSK를 사용하며 MSK(Minimum Shift Keying)와 동일함. Non-Linear Power Amp로 RF단의 설계가 가능하기 때문에 간단하고 저렴한 RF를 설계할 수 있음
- 868/915MHz에서는 BPSK 방식을 사용
응용분야
디지털 홈 서비스를 위한 홈 네트워크 기술이 빠르게 발전하고 있는 가운데 근거리 통신을 지원하는 Zigbee가 홈네트워크의 핵심기술로 자리잡고 있다. 지그비 기술은 다른 무선 통신 기술과 비교해 전력 소모가 적고, 생산비용이 저렴해 근거리 통신에서 간단한 통신을 주고 받는데 매우 유용한 기술이다.
지그비는 반경 30m안에서 250kbps의 속도로 데이터를 전송 할 수 있고, 메시네트워크 구조를 이용하면 하나의 무선 네트워크에 255대의 기기를 연결 할 수 있어 가정 사무실 유비쿼터스 컴퓨팅을 구현 하는 기반을 활용 할 수 있다.
홈 내에 장치된 각종센서들을 Mesh형태로 ZigBee 네트워크를 구성하며 홈 게이트웨이를 통해 유/무선 통합 네트워크 또는 CDMA망과 연계되어 외부의 의료센터, 소방서, 경찰서 등과 긴밀히 연결된 침입방지, 헬스 케어, 원격 검침 등의 서비스를 제공한다. 이를 통해 생활의 편의성, 안전성이 확보됨과 동시에 설치의 용이성으로 설치 및 관리 비용이 절감 되고, 홈 내 ZigBee 네트워크 구성으로 홈 제어 가전제어들이 언제 어디서나 가능하게 된다.
<홈USN응용분야>
서비스명
서비스 내용
서비스 방법
원격 가정 제어
Handheld기기를 이용한 원격가정제어
휴대전화, 인터넷을 사용한 원격 가정제어 CDMA/access 망을 이용
건강 관리
입주민의 건강관리 및 원격진료
ZigBee인터페이스의 무선방식 혈압,당뇨 센서활용,원격진료 서비스업체/종합병원과 연계
가전제어
통합리모컨으로 댁내의 가전제어
ZigBee인터페이스의 통합 리모컨으로 댁내의 가전전등,커튼 ,도어락을 제어
침임 탐지/보안
댁내 보안/도난 방지
ZigBee 인터페이스의 무선 방식 센서 설치.
< usn 디바이스 들의 요구 조건>
종류
요구사항
ZigBee Tag
- 개인 신상정보 암호화 저장
- 보안 출입문 주차개폐
- ZigBee 표준에 적합
ZigBee-Full Function Device
- PtoP ,tree,mesh,star등 다양한 망 구성이 가능할 것
- ZigBee 표준에 적합할 것
- 실외 형의 경우 완전한 방진/방습 기능을 갖출 것
Residential Gateway
- ZigBee 표준을 만족하는 Gateway 기능
- IEEE802.11b호환의 무선 AP
- IP 공유기 기능이 있을 것
각종 홈
제어기기
- 종류 : 도어락 전동 커튼, 가스밸브, 난방 밸브,전등스위치
- 표준 ZigBee node 또틑 연동이 가능한 인터페이스를 갖출 것.
- 수동 조작이 가능할 것
각종 센서류
- 종류 : 적외선 동체감지,마그네틱 ,가스 등
- 위치/용도별,상시 전원/배터리 전원의 선택이 가능할 것
- 표준 ZigBee node 또는 연동이 가능한 인터페이스를 갖출 것
통합 리모컨
- LCD에 가정 내 각 ZigBee기기 등의 현재 상태 표시가 가능할 것
- ZigBee 내장 가전 기기의 제어가 가능할 것
Web/wall pad
- IEEE802.11b/g 호환의 무선 LAN
- ZigBee interface 기능
기술 동향
IEEE 1451.5는 802.11(Wi-Fi), Bluetooth, Zigbee에 의해 연결된 센서를 네트워크 상에 공통의 API를 제공하여 호환성을 제공해 주는 역할을 할 예정임. 최종적으로는 TEDS (Transducer Electronic Data Sheet) 를 정의할 예정임
플랫폼이라는 것이 특징임
- Open source를 이용하기 때문에 상업적으로는 제한된 용도만 가능할 것으로 보이며, Zigbee에서의 채용 여부가 관건이라 할 수 있음
<그림> Crossbow 사의 Motes
Tiny-OS의 spec
- Software의 크기 : 3.4 Kbytes
- 1세대(Rene) 전력소비
. bit당 송신 비용 : 1uJ (소프트웨어 처리 비용)
. Motes 비동작 상태 : 5uA (Sleep mode)
. Motes Peak Load : 20mA
* Zigbee Alliance에서는 최근 4개 chip 회사 (Chipcon, Freescale, Ember, CompuX)의 제품에 대한 승인을 해주었음
[출처] Zigbee Network Protocal에 대한 이해|작성자 hybusnet
* Tiny-OS / Tiny-DB
- UC Berkeley의 "Smart Dust" 그룹에서 개발을 진행해온 Sensor Network의 하드웨어인Motes는 Event Driven O/S인 Tiny-OS 기반에서 운용이 되도록 설계됨
- 현재 전세계적으로 100개 이상의 개발그룹에서 적용 중이며, 공개된 하드웨어 및 소프트웨어
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