다수 사용자간의 양방향 음성 통신을 위한 센서 네트워크 시스템 설계

Abstract

IEEE 802.15.4는 PHY 계층과 MAC 계층에서의 표준을 제공하며 저전력, 저대역폭, 저속 데이터 통신을 특징으로 한다. 이러한 IEEE 802.15.4 무선 센서네트워크의 제한적 특징으로 인하여 IEEE 802.15.4는 무선 제어 및 모니터링 분야 등 홈 네트워크, 공장자동화, 산업 시스템과 같은 분야에서 주로 각광을 받아 왔다. 그렇지만 최근 들어 무선 개인 영역 네트워크 (Wireless Personal Area Network: WPAN)의 활용과 관심이 증대 되면서 기존 3G 네트워크 등을 통하여 제공되는 음성 통신 외에 컨퍼런스 회의장이나 번역 시스템, 재난 구조 상황 등의 제한된 영역, 제한된 인원이 있는 환경에서 센서 네트워크를 이용하여 음성 데이터, 영상 데이터와 같은 대용량 데이터의 전송의 요구 역시 증가하고 있다. 하지만 실시간성을 가져야 하는 데이터 전송, 64Kbps의 대역폭을 필요로 하는 음성 통화 같은 경우 기존 센서 네트워크에 적합하게 설계된 IEEE 802.15.4 MAC을 사용하게 되면 음성 데이터 전송이 효율적으로 이루어 질 수 없는 문제점이 있다. 본 논문에서는 무선 개인 영역 네트워크에서 음성 데이터를 실시간으로 송수신할 뿐만 아니라 다수 사용자로 하여금 실시간성을 갖는 양방향 음성 통신 시스템을 실현하기 위하여 기존에 설계됐던 IEEE 802.15.4 PHY 기반의 TDMA/TDD MAC을 수정하여 재설계하였고 그룹 통신을 할 수 있는 하드웨어를 개발 하였다. 또한 설계된 시스템의 성능을 평가하기 위하여 실내 환경에서 실험을 통해 Mean Opinion Score (MOS)를 측정 하였고 단말 간 지연(End-to-End delay)를 측정하였다. 이에 음성 신호 주파수 대역의 사인파를 이용하여 센서 네트워크의 음성 통신 시스템에서 사용할 수 있는 음성 품질 측정 방법을 제안하였고 본 방법을 통해 성능을 검증하며 본 논문에서 설계한 시스템이 실제 환경에서 다양한 응용 솔루션으로 개발 될 수 있음을 기대하였다.