무선 센서 네트워크를 이용한 터널 내 자동 환경관리 시스템에 관한 연구

Abstract

일반적으로 무선 네트워크는 유선 네트워크보다 가격이 비싼 것으로 알려졌다. 가장 큰 이유는 무선 네트워크는 유선 네트워크에 비하여 송수신기의 비용이 비싸기 때문이다. 이 때문에, 무선을 이용하면 유선보다 여러 가지 편리한 점이 많음에도 무선 네트워크는 많이 사용되지 못하였다. 그러나 자동 환경관리 시스템은 기본적으로 터널 내 환경 정보를 감지하여 자체적으로 필요한 정보만을 중앙통제장치와 유선으로 연결된 지시 노드로 보내는 것이기 때문에 전송되는 데이터양이 매우 적다고 할 수 있다. 따라서 매우 낮은 전송속도를 갖는 무선 송수신기를 사용하는 것이 가능하며, 저속의 무선 송수신기는 저가격으로 구현할 수 있다. 이 경우 무선 네트워크를 기반으로 하는 저가의 자동 환경관리 시스템을 구축할 수 있어서 가장 큰 장애 요소는 제거된다. 한편, 유선 네트워크와는 달리 데이터 전달 경로를 결정하는 라우팅 문제가 발생한다. 센서에서 감지한 신호를 디지털화하여 얻은 데이터를 무선 송신기를 사용하여 무선으로 직접 지시 노드로 보낼 때에는 라우팅 문제가 발생하지 않지만, 이 경우에는 무선 송신기의 비용이 올라감은 물론이고 전력소모가 커지기 때문에 배터리를 사용하는 경우 배터리의 수명이 단축되는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는, 무선 송신기의 출력을 줄이는 대신 인접한 센서에 있는 무선 송수신가 중계를 하도록 하여 여러 개의 무선 송수신기들을 경유하여 지시 노드까지 도달하도록 하는 방식을 사용하여야만 한다. 그러나 이 경우에는 해당 센서에서 지시 노드까지는 복수의 경로가 존재하기 때문에 최적의 경로를 선택하는 라우팅 알고리즘이 필요하게 된다. 본 논문에서는 터널 내 자동환경 관리 시스템에 적합한 라우팅 알고리즘을 제안하였으며, 추가로 센서 노드들을 각 터널 내에 부착만 하면 자동으로 노드 간의 협업과정을 통해서 무선 네트워크가 구축될 수 있도록 하였고, 또한 시스템 설치자가 센서 노드들을 초기 설정과정에서 등록만 하면 자동으로 터널 내 환경 관리 시스템을 위한 전체적인 네트워크가 구축되도록 하였다. 이와 같은 과정을 통해서 시스템의 설치에 소요되는 시간과 노력을 대폭 절감할 수 있다.