무선 센서 네트워크 기반의 스마트 미터링 시스템 설계 및 성능분석

Abstract

본 논문에서는 무선 센서 네트워크 기반의 스마트 미터링 시스템을 설계하고 무선 네트워크의 성능을 분석하였다. 무선 센서 네트워크 기술은 저가, 저전력 사용의 특징을 가진 IEEE 802.15.4 기반의 ZigBee 규격을 이용하였다. 특히 ZigBee는 Mesh Topology 형태의 네트워크망이 지원되어 대규모의 무선 네트워크로 확장이 가능하므로 설치와 운영의 장점이 있지만, 근거리가 아닌 원거리의 경우 Router를 통한 Multi-hop 통신이 발생하게 되고 홉 수 증가에 따라 Packet Error Rate(PER)과 전송시간의 지연을 불러오게 된다. [1] 현재 운영되고 있는 미터링 시스템들은 이더넷(Ethernet), MODBUS, IEC 60870-5-103등과 같은 유선통신 프로토콜을 이용한 경우가 많다. [2] 유선통신은 신뢰성이 높고 익숙한 환경이기 때문에 지금까지 선호됐다. 하지만 설치비용이 증가하고 이동성에 제약을 받는다는 점에서 단점이 있다. 기존의 유선 기반의 미터링 시스템을 ZigBee 무선 센서 네트워크 기반의 미터링 시스템으로 구현함에 가장 우려되는 부분은 정보의 신뢰성과 지연시간 악화이다. 게다가 ZigBee 네트워크를 이용하여 설계하기 때문에 패킷 용량제한이 가져오는 패킷 분할(Packet Fragmentation)에 의한 신뢰성과 지연시간의 악화가 심화된다. 따라서 본 논문에서는 시스템의 신뢰성과 지연시간을 판단하기 위해 ZigBee 네트워크에서 패킷의 분할이 Router 간의 홉 수에 의한 Packet Error Rate(PER)과 전송 시간 지연에 어떤 영향을 미치는지 알아볼 것이다.