무선 센서 네트워크 기반의 구조물 안전 감시 시스템

임화정,이좌형,박총명,정인범,Lim, Hwa-Jung,Lee, Joa-Hyoung,Park, Chong-Myung,Jung, In-Bum 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.2

최근 센서 네트워크의 발전으로 구조물 안전 시스템에 관한 관심이 증대되고 있다. 구조물 안전 감시 시스템이란 교량이나 도로 등의 구조물이 받는 진동, 외부의 충격, 하중 등의 환경 정보를 감지하는 시스템이다. 구조물 안전 감시 시스템은 이벤트를 감지 및 처리하고, 구조물의 안전 상태를 예상하는 것을 목적으로 하여 운영된다. 현재 구조물 안전 감시 시스템은 아날로그 센서를 이용하여 데이터를 수집하고, 유선망을 사용하여 분석 프로그램으로 전송하고 있다. 이러한 유선 시스템은 높은 정확성을 가지지만, 무선 시스템에 비해 초기 설치비용이 비싸고 연결이 복잡하며 연결선이 유실되는 등의 문제가 있다. 또한 센서 노드의 추가, 삭제가 어렵다. 이러한 유선 구조물 안전 감시 시스템의 문제점을 해결하기 위해 무선 센서 네트워크 기술을 적용한 구조물 안전 관리 시스템을 설계 및 구현하였다. There has been increasing interest in developing Structure Health Monitoring(SHM) system based on wireless sensor network(WSN) due to recent advancement in sensor network technologies. SHM is the continuous monitoring of the condition such a acceleration or load of a structure. The SHM system works, which measure key structure parameters systematically, provide information in evaluation of structure integrity, durability and reliability. Currently SHM system collects data via analog sensor and then sends to analysis application through the wired network. The wire system support high accuracy, but suffers the disadvantages in installation costs, complexity of connection and loss of line. It's also difficult to add new sensor nodes. We design and implement the SHM system based on WSN technology to solve those problems.

무선 센서 네트워크를 이용한 상시 사면 균열 예측시스템의 설계 및 구현

임화정,차영환,Lim, Hwa-Jung,Tscha, Yeong-Hwan 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.1

최근 유비쿼터스 컴퓨팅에 대한 연구가 활발해지면서 무선 센서 네트워크는 설치의 용이함과 저렴한 구축비용으로 다양한 분야에 널리 사용되고 있다. 현재 상용화 되어 있는 산간 지역에서 사용가능한 균열 예측 시스템은 구축 방법이나 비용면에서 많은 부담이 되고 있다. 이에 대한 대안으로 저비용의 상용화된 무선 센서 네트워크를 이용한 사면 균열 예측 시스템을 제안한다. 제안 시스템은 센서 노드를 절벽이나 사면, 바위, 둑 등에 부착하기 쉽고 지형물의 원형 손상을 최소화 할 뿐만 아니라 설치 및 유지 보수비용이 기존의 시스템에 비하여 약 50% 정도에 불과한 장점을 갖는다. With the proliferation of ubiquitous computing we have witnessed the wide application of many wireless sensor networks into various areas because of easy installations and low-cost merits. The commercially available equipments for monitoring and predicting cracks in the mountain regions are still burden for us in terms of the installation complexity and the cost. Alternatively we in this paper design and implement a pilot slop-crack monitoring and prediction system which is based on low-cost commercial sensor networks. The proposed system is easy to install on cliffs, slopes, rocks, and banks and may minimize the destruction of the original geographical forms. Expected is that its installation and maintenance costs may reduce to the half of those of existing systems.

센서네트워크에서의 프록시 트라젝토리 기반 데이터 저장 기법

임화정,이헌길,Lim, Hwa-Jung,Lee, Heon-Guil 한국정보처리학회 2008 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.15 No.6

Efficient data dissemination is one of the important subjects for sensor networks. High accessibility of the sensed data can be kept by deploying the data centric storage approach in which data is stored over the nodes in the sensor network itself rather than external storages or systems. The advantage of this approach is its direct accessibility in a real-time without the severe burden on delay and power dissipation on the data path to the external storages or systems. However, if the queries from many users are concentrated to the few nodes with data, then the response time could be increased and it could lead to the reduction of network life time by rapid energy dissipation caused by concentrated network load. In this paper, we propose a adaptive data centric storage scheme based on proxy trajectory (APT) mechanism. We highlight the data centric storage mechanism by taking account of supporting large number of users, and make it feasible to provide high-performance accessibility when a non-uniform traffic pattern is offered. Storing data around the localized users by considering spatial data-access locality, the proxy trajectory of APT provides fast response for the users. The trajectory, furthermore, may help the mobile users to roams freely within the area they dwell. 센서네트워크에서 데이터를 효율적으로 전송하는 것은 매우 중요한 문제이다. 수집된 데이터를 외부의 저장소나 시스템에 저장하기보다는 센서네트워크 내에 있는 노드들에 직접 저장하는 데이터 중심 저장소 기법은 높은 접근성을 제공할 수 있다. 센서네트워크에서 사용되는 데이터 저장소 기법을 사용하면 데이터를 외부 저장소로 전송하기 위한 지연시간과 에너지 낭비없이 실시간으로 수집된 데이터에 접근할 수 있다는 것이다. 그러나 데이터를 저장하는 일부 노드에 질의가 집중될 경우 질의에 대한 응답시간이 길어질 수 있으며, 부하집중으로 노드의 에너지가 빠르게 고갈되어 네트워크 수명이 단축될 수 있다. 본 논문에서는 질의를 처리하는 저장소 노드에 발생하는 부하를 주위의 여러 노드들로 분산시켜 질의에 대한 응답지연시간을 줄이고, 사용자의 이동성을 지원하는 프록시개념의 프록시 트라젝토리를 형성하는 프록시 트라젝토리 저장기법(APT)기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통하여 제안기법의 노드별 질의 응답시간의 단축과 응답 홉 수의 감소를 검증하였다.

이동 애드 혹 네트워크를 위한 다중경로 동적 소스 라우팅 프로토콜

임화정,차영환,Lim Hwa-Jung,Tscha Yeong-hwan 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.11 No.1

이동 애드-혹 네트워크는 물리적 위치 이동이 가능한 노트들에 의해 자체적으로 형성되는 시스템으로 동적 위상을 고려한 라우팅 프로토콜을 필요로 한다 본 논문에서는 IETT의 라우팅 프로토콜 DSR을 확장한 R-DSR이라 불리는 온-디멘드 다중경로 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜에서는 DSR에 의해 구축되는 단인 경로 상의 2-홉 간격의 모든 노드들에 대해 별도의 노드론 경유하는 추가 경로가 연결된다. 수학적 분석을 통하여 DSR 관련 연구 중 가장 대표적인 방법 중의 하나인 Das의 다중경로 프로토콜보다 더 높은 메시지 전달 확률을 제공함을 보였다. A mobile ad-hoc network is an autonomous system of mobile nodes which are free to move around randomly and organize themselves arbitrarily, hence a routing protocol that handles the dynamic network topology changes is required for the network. In this paper we present a multi -Path on-demand routing protocol called R-DSR (Robust Dynamic Source Routing), an extension to the existing IETF protocol DSR. The proposed protocol has it that every pair of 2-hop away nodes on the single route is additionally connected via an alternative node. Throughout mathematical analysis we show the proposed protocol reveals higher message delivery rate than that of the Das's multi-path protocol, currently known as one of the most typical approaches related to DSR.

교량감시를 위한 무선 센서 네트워크 구조 및 보안 프로토콜

임화정,전진순,이헌길,Lim Hwa-Jung,Jeon Jin-Soon,Lee Heon-Guil 한국컴퓨터산업학회 2005 컴퓨터産業敎育學會論文誌 Vol.6 No.3

The wireless sensor network consists of a number of sensor nodes which have physical constraints. Each sensor node senses surrounding environments and sends the sensed information to Sink. In order to alleviate the inherent vulnerability in security of the wireless sensor nodes with the hardware constraints, the lightweight security protocol is needed and a variety of research is ongoing. In this paper, we propose a non-hierarchical sensor network and a security protocol that is suitable for monitoring man-made objects such as bridges. This paper, furthermore, explores a two-layer authentication, key distribution scheme which distributes the key and location of a sensor node in advance, and an effective security routing protocol which can take advantage of the Sleep and Awake state. This also results in the increased data transfer rate by increasing the number of alternative routing paths and the reduced energy consumption rate. 무선 센서 네트워크는 물리적인 제약을 가진 수많은 센서 노드들로 구성되어 있다. 각 센서 노드는 주변의 상태를 감지하고, 감지된 정보를 싱크(Sink)로 보내는 역할을 한다. <중략> 본 논문에서는 교량과 같은 인공구조물에 적합한 비 계층적 무선 센서 네트워크 구조를 제시하였다. 또한, 센서 노드들의 휴면(Sleep)과 활동(Awake) 상태를 이용한 효율적인 보안 라우팅 프로토콜과 센서 노드의 키와 위치 정보를 사전에 노드에 분배하는 사전 키 분배 방식 및 2계층 인증 기법을 제안하였다. 제안하는 방식은 대체 경로 수의 증가로 인한 데이터 전송률의 증가와 에너지 소모율의 감소 효과를 보였다.

교량감시를 위한 센서 네트워크 보안프로토콜

임화정,전진순,이헌길 강원대학교 산업기술연구소 2005 産業技術硏究 Vol.25 No.B

The wireless sensor network consists of a number of sensor nodes which have physical constraints. Each sensor node senses surrounding environments and sends the sensed information to Sink. The inherent vulnerability in security of the sensor nodes has promoted the needs for the light weight security protocol. In this paper, we propose a non-hierarchical sensor network and a security protocol that is suitable for monitoring the man-made objects such as bridges. Furthermore, we present the efficient way of setting the routing path by storing IDs, MAC(message authentication code) and the location information of the nodes, and taking advantage of the two node states, Sleep and Awake. This also will result in the reduced energy consuming rate.

인프라 기반 다중 이동 노드 위치 인식 기법

임화정 ( Hwa-jung Lim ),이좌형 ( Joa-hyoung Lee ),차영환 ( Yeong-hwan Tscha ) 한국정보처리학회 2007 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.14 No.2

여러 이동노드들이 한 지역에서 동시에 위치인식 작업을 수행하는 경우에 노드들이 발생시키는 비콘이나 초음파 등이 충돌을 일으킬 수 있다. 본 논문에서는 이동 노드들이 위치확인 작업을 수행하고자 하는 경우에 RTS메시지와 CTS메시지를 이용하여 충돌을 회피하도록 하는 MIC기법을 제안한다. 다른 노드가 위치확인 작업을 수행하는 경우에는 NTS를 전송하여 노드 간에 작업이 충돌되지 않도록 한다.

이동 애드 - 혹 네트워크를 위한 신뢰성 있는 동적 소스 라우팅 프로토콜

임화정(HwaJung Lim),차영환(YeongHwan Tscha) 한국정보과학회 2003 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.30 No.2Ⅲ

본 논문에서는 이동 애드-혹 네트워크(mobile ad-hoc networks)의 대표적인 경로구축 방법인 DSR(dynamic source routing)을 확장된 R-DSR(robust DSR)을 제안한다. 제안된 R-DSR에서는 기존의 단일 경로 상의 2-홉 간격의 모든 노드들이 대체 노드를 경유하여 복수 개의 라우팅 경로를 유지하도록 구성되기 때문에, 경로 상의 일부 노드들이 이동하더라도 경로가 유지될 확률이 높아 메시지 전달률이 향상된다. 수학적 분석을 통하여 관련 연구 중 가장 우수한 것으로 알려진 Das의 다중경로 프로토콜보다 더 높은 라우팅 경로 유지 확률을 나타냄을 보였다. 아울러, 대체경로의 위상적 특성에 의한 빠른 대체경로로의 복구도 가능하다는 결론을 얻었다.

센서네트워크를 위한 적응적 지역 트라젝토리 기반의 데이터 저장소 기법

임화정 ( Hwa Jung Lim ),이좌형 ( Joa Hyoung Lee ),양동일 ( Dong Il Yang ),차영환 ( Yeong Hwan Tscha ),이헌길 ( Heon Guil Lee ) 한국정보처리학회 2008 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.15 No.1

센서 네트워크에서 데이터 저장소 기법은 해쉬 테이블을 기반으로 네트워크상의 센서노드들을 저장소로 간주한다. 센서노드들은 해쉬 테이블에서 추출된 노드에 데이터를 저장하며 질의를 전송하는 사용자들도 해쉬 테이블을 이용하여 원하는 데이터가 저장된 센서노드에 접근한다.이러한 데이터 저장소 기법의 문제점들 중 하나는 데이터를 저장하는 노드에 질의가 집중될 경우 질의에 대한 응답시간이 길어질 수 있으며 부하집중으로 에너지가 빠르게 고갈되어 네트워크 수명이 단축될 수 있다는 것이다. 본 논문에서는 적응적 지역 트라젝토리 기반의 데이터 저장소 (Data Centric Storage based on Adaptive Local Trajectory, ALT)기법을 제안한다. ALT기법에서는 데이터를 저장할 노드를 중심으로 트라젝토리를 형성하며 질의 빈도의 변화에 따라 적응적으로 트라젝토리 범위를 변화시킨다. 실험을 통하여 제안하는 ALT기법이 기존의 데이터 저장소 기법에 비해 질의 빈도에 따라 빠른 응답시간을 제공함을 보이며 질의처리를 위한 부하가 여러 노드로 분산됨을 보인다. 또한 이를 통하여 노드의 에너지 소모도 분산됨으로써 네트워크 수명을 연장할 수 있음을 설명한다. Sensor nodes are used as a storage space in the data centric storage method for sensor networks. Sensor nodes save the data to the node which is computed by hash table and users also access to the node to get the data by using hash table. One of the problems which the data centric storage method has is that queries from many users who are interested in the popular data could be concentrated to one node. In this case, responses for queries could be delayed and the energy of heavy loaded node could be dissipated fast. This would lead to reduction of network life time. In this paper, ALT, Data Centric Storage based on Adaptive Local Trajectory, is proposed as scalable data centric storage method for sensor network. ALT constructs trajectory around the storage node. The scope of trajectory is increased or decreased based on the query frequency. ALT distributes the query processing loads to several nodes so that delay of response is reduced and energy dissipation is also distributed.

고성능 고가용성을 위한 ALTIBASE™ 자료저장 관리기의 설계

임화정(Hwa-Jung Lim),이규웅(Kyu-Woong Lee),정광철(Kwang-Chal Jung) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.1B

기존 디스크 기반 데이터베이스 관리 시스템은 디스크를 주저장장치로 활용하는 특징적 환경 때문에 주기억 상주 데이터베이스 관리 시스템의 메모리 관리, 인덱스 관리, 자료저장 관리 기능 등에 대한 설계 및 구현 기술이 기본적으로 다르다. 본 논문에서는 현재 상용 시스템으로 사용되고 있는 ALTIBASETM 주기억 상주 DBMS의 설계 및 구현 내용을 기술한다.