산업용 무선 통신망에서 트래픽 균등화를 위한 채널 스케쥴링 기법

Abstract

과거 산업 통신망은 산업 환경에 표준화된 프로토콜이 존재 하지 않았다. 3년 전부터 기존 유선 프로토콜인 HART 표준을 무선 환경에 맞게 변경되기 시작하여 2010년에는 WirelessHART 프로토콜이 국제 표준[IEC 62591Ed.1.0]으로 제정 되었다[11]. WirelessHART는 기존에 설치되어 있는 HART와의 완벽한 호환성을 두고 있기 때문에 현재 산업 현장에 바로 적용이 가능한 기술이다. 이는 설치에 따른 배선 비용, 설치 장소 제한의 문제를 손쉽게 해결을 할 수 있다[1]. 본 논문은 WirelessHART에서 현재 사용하고 있는 채널 호핑 기술[3]을 응용하여 장치들간의 데이터 전송이 원활하고 효율적으로 이루어 질 수 있도록 하는 알고리즘을 제시 한다. 채널 호핑 기술은 현재 WirelessHART 표준 규격[11] 내에 제정 되어 있지만, 기술의 사용여부만을 제시 하고 있으며 Network Manager[4]에서 임의적으로 채널을 할당하도록 되어 있다. 그러므로 데이터 전송, 신뢰성, 전송 노드들의 트래픽 등에 대하여 어떠한 방법으로 설계를 해야 하는지는 개발자의 능동적 개발을 유도하게끔 되어 있지만 이에 대해 현재 국내외 어떠한 논문도 발간되어 있지 않고 있다. WirelessHART는 현재 표준으로 제정이 된지 불과 6개월 밖에 되지 않았으므로 현재 WirelessHART 관련되어 나와 있는 논문은 많이 있지 않으며, 단순히 WirelessHART에 대해 소개하는 논문으로 집중되어 있다. 그러므로 본 논문은 WirelessHART 네트워크 스케쥴링 방법을 좀 더 효율적으로 운영, 관리 할 수 있는 방법에 대해 제시한다.

본 논문은 앞서 언급된 부분들을 고려하여 무선 네트워크의 문제점인 데이터 전송 신뢰성 및 전송 노드들의 트래픽을 줄일 수 있는 스케쥴링 방법을 제시한다. WirelessHART 노드들을 2개 이상의 채널로 그룹을 설정하게 되고, 채널 그룹을 설정함으로써 노드들은 위치, 장치 특징 별로 그룹화 된다. 이는 데이터 전송 루트를 가장 최소화 할 수 있으며, 빠른 데이터 전송이 가능하도록 한다. 또한 각 노드별 트래픽 값을 계산 하여 적용함으로써 모든 노드가 균등하게 데이터 전송이 가능하도록 한다.