지그비 메쉬 네트워크를 이용한 대형건물의 실시간 실내 환경 모니터링

국문 초록 (Abstract)

사물인터넷 기술의 발전과 함께 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi), 지그비(ZigBee) 등 다양한 무선 통신기술들이 개발되어 현장에서 무선 통신모듈과 센서를 결합한 실시간 환경모니터링 방안이 측정에 활용하고 있다. 무선통신 범위도 비교적 넓고 데이터 전송속도도 빠른 와이파이는 실시간 모니터링에 적합하지만 통신모듈의 전력소비량이 상대적으로 크며 무선 통신 네트워크를 구축하는데 필요한 무선 공유기 설치에 따른 어려움이 있다. 본 연구는 대형건물에서 건물 전체를 대상으로 실시간 건물 실내 환경 모니터링이 가능한 무선 통신 센서 네트워크의 성능평가와 효과적인 네트워크 구축방안에 관하여 연구를 하였다. 또한 저전력 지그비 통신모듈과 저가의 아두이노를 활용하여 사물인터넷 시제품을 개발하였다. 이 장치들로 구성된 무선 통신 네트워크를 건물 전체를 대상으로 구축하여 네트워크의 무선 통신성능과 실시간 건물 실내 환경 모니터링의 가능성을 제시하였다. 단일 연결(one-hop)과 다중 연결(multi-hop)에 대한 지그비 통신모듈의 성능을 분석하였으며 다중 연결 상태에서 건물 전체에 대한 지그비 통신의 수신율은 양호한 것으로 나타났다. 대형건물에서 건물 전체를 대상으로 지그비 메쉬 네트워크를 사용한 무선 센서 네트워크를 구축할 수 있을 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With the development of Internet of Things (IOT) techniques, several wireless communication technologies such as Bluetooth, WiFi, and ZigBee are being developed and currently applied to a real-time environment monitoring system combined with sensors. A WiFi communication network with broad wireless range and fast baud rate of data transfer rate is suitable for real-time monitoring. However it consumes more power for the communication module and has a difficulty in the installation of a an access point. This study evaluated the performance and the effective layout of a wireless sensor communication network for real-time monitoring of an indoor environment of a whole large-scale building. In addition, an IOT product was developed with a ZigBee module with low power consumption and low-cost Arduino module. The product was utilized to construct a ZigBee-based wireless communication network and used to evaluate the performance of a wireless communication network. One-hop and multi-hop connections of ZigBee communication were analyzed with the variation of horizontal and vertical distance within a whole building. The performance of a multi-hop connection for ZigBee communication was better than one-hop communication regarding on the received signal strength indicator and packet delivery ratio. The suggested ZigBee-based wireless mesh communication network system was applied to a whole large-scale building and is a very effective way to construct a real-time wireless sensor network for monitoring indoor environment conditions.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 지그비
• 3. 실험 설정 및 대상건물
• 4. 결과 및 분석
• 5. 결론
• References