본 논문에서는 RFID와 근거리 무선 통신 기술인 ZigBee를 접목시켜 유비쿼터스 u-Health 시스템을 구현하였다. RFID 태그인식 기술, ZigBee의 데이터 송수신 기술을 이용하는 무선 프로토콜키트를 만들었고 TinyOS에서 ZigBee의 소프트웨어를 구현하였다. RFID와 접목 가능한 무선 통신 기술들은 Bluetooth, ZigBee, 802.11x WLAN 등이 있다. 논문에서 제시한 환경은 무인간병과 같은 u-Health 시스템으로서, 조밀한 sensor 네트워크 환경을 갖게 되는 병원 등의 환경에 적합하도록 ZigBee를 사용한 것이다. RFID와 ZigBee가 부착되는 디바이스들은 앞으로 팔찌, 손목시계, 반지 등의 크기로 소형화 될 것이다. 본 논문에서 제안하는 RFID와 ZigBee 통합 환경은 WBAN(Wireless Body Area Network) 및 WPAN(Wireless Person Area Network)환경에서 상태 정보를 인식하여 원하는 action들로 반응하도록 요구되는 응용에 활용될 수 있다. 태그의 정보와 환자의 상태에 따라 여러 가지 제약사항을 두어 환자의 단말기에 문자정보의 형태로 LCD에 표시하거나, 음성정보로 메시지를 전송하도록 설계하고 구축하였다 RFID는 어플리케이션의 목적에 맞춰 다양한 무선통신 기술과의 결합을 이루어 나갈 것이다.
본 논문에서는 RFID와 근거리 무선 통신 기술인 ZigBee를 접목시켜 유비쿼터스 u-Health 시스템을 구현하였다. RFID 태그인식 기술, ZigBee의 데이터 송수신 기술을 이용하는 무선 프로토콜 키트를 만들었고 TinyOS에서 ZigBee의 소프트웨어를 구현하였다. RFID와 접목 가능한 무선 통신 기술들은 Bluetooth, ZigBee, 802.11x WLAN 등이 있다. 논문에서 제시한 환경은 무인간병과 같은 u-Health 시스템으로서, 조밀한 sensor 네트워크 환경을 갖게 되는 병원 등의 환경에 적합하도록 ZigBee를 사용한 것이다. RFID와 ZigBee가 부착되는 디바이스들은 앞으로 팔찌, 손목시계, 반지 등의 크기로 소형화 될 것이다. 본 논문에서 제안하는 RFID와 ZigBee 통합 환경은 WBAN(Wireless Body Area Network) 및 WPAN(Wireless Person Area Network)환경에서 상태 정보를 인식하여 원하는 action들로 반응하도록 요구되는 응용에 활용될 수 있다. 태그의 정보와 환자의 상태에 따라 여러 가지 제약사항을 두어 환자의 단말기에 문자정보의 형태로 LCD에 표시하거나, 음성정보로 메시지를 전송하도록 설계하고 구축하였다 RFID는 어플리케이션의 목적에 맞춰 다양한 무선통신 기술과의 결합을 이루어 나갈 것이다.
In this paper, we designed and implemented ubiquitous u-Health system using RFE and ZigBee. We made a wireless protocol Kit which combines RFE Tag recognition and ZigBee data communication capability. The software is designed and developed on the TinyOS. Wireless communication technologies which hol...
In this paper, we designed and implemented ubiquitous u-Health system using RFE and ZigBee. We made a wireless protocol Kit which combines RFE Tag recognition and ZigBee data communication capability. The software is designed and developed on the TinyOS. Wireless communication technologies which hold multi-protocol stacks with RFID and result in the wireless ubiquitous world could be Bluetooth, ZigBee, 802.11x WLAN and so on. The environments that the suggested u-Health system may be used is un-manned nursing, which would be utilized in dense sensor networks such as a hospital. The the size of devices with RFID and ZigBee will be so smaller and smaller as a bracelet, a wrist watch and a ring. The combined wireless RFID-ZigBee system could be applied to applications which requires some actions corresponding to the collected (or sensed) information in WBAN(Wireless Body Area Network) and/or WPAN(Wireless Person Area Network). The proposed ubiquitous u-Health system displays some text-type alert message on LCD which is attached to the system or gives voice alert message to the adequate node users. RFE will be used as various combinations with other wireless technologies for some application-specific purposes.
In this paper, we designed and implemented ubiquitous u-Health system using RFE and ZigBee. We made a wireless protocol Kit which combines RFE Tag recognition and ZigBee data communication capability. The software is designed and developed on the TinyOS. Wireless communication technologies which hold multi-protocol stacks with RFID and result in the wireless ubiquitous world could be Bluetooth, ZigBee, 802.11x WLAN and so on. The environments that the suggested u-Health system may be used is un-manned nursing, which would be utilized in dense sensor networks such as a hospital. The the size of devices with RFID and ZigBee will be so smaller and smaller as a bracelet, a wrist watch and a ring. The combined wireless RFID-ZigBee system could be applied to applications which requires some actions corresponding to the collected (or sensed) information in WBAN(Wireless Body Area Network) and/or WPAN(Wireless Person Area Network). The proposed ubiquitous u-Health system displays some text-type alert message on LCD which is attached to the system or gives voice alert message to the adequate node users. RFE will be used as various combinations with other wireless technologies for some application-specific purposes.
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문제 정의
본 논문에서는 가정 및 병원의 WPAN 환경에서 환자들을 관리할 수 있는 유비쿼터스 u-Health 시스템을 설계하고 구현하였다. ZigBee를 이용하여 RFID 리더기와 서버 간의 무선 양방향 통신이 가능하도록 결합시킨키트를 만들었고, TinyOS 상에서 동작하는 임베디드소프트웨어를 개발하여 포팅하였다.
II장에서는 RFID와 ZigBee의 응용분야 및 동작원리, 그리고 RFID와 무선통신 프로토콜과의 연결 가능성을 보였다. HI장에서는 RZ(RFID & ZigBee) u-Health 시스템의 개발환경과 RFID와 ZigBee를 이용한 시스템 설계에 관하여 기술하였다. IV장에 RZ u-Health 시스템의 실행 결과와 Sensor Network Topology의 실행 결과를 살펴보고, 마지막으로 V장에 결론 및 앞으로의 연구 발전 방향을 제시하였다.
4 ZigBee는 저속, 저가, 저 전력 소모를 필요로 하는 응용에 주안점을 둔 근거리 무선 통신 기술이다. 본 논문에서는 Ad Hoc 네트워크와 향후 Sensor네트워크에 활용 방안의 하나로 ZigBe와 RFID 를 접목 시켰다. 이러한 아이디어는 작은 byte만으로도 충분한 통신을 할 수 있는 분야라면 어디에든 적용 가능할 것이다.
DB-Server 시스템에서는 태그의 정보가 무엇인지를 판단하고, 판단된 정보는 각각의 상황에 따라 정보를 송신한 장치의 Node번호에 해당하는 노드로 데이터를 보내게 된다. 이 데이터는 음성 혹은 화면에 태그의 정보가 무엇인지 또, 사용자가 숙지해야 할 정보가 무엇인지를 표시하기 위한 데이터이다.
RFID의 기존의 연구 사례나 이론적 데이터가 많은 상황이지만 ZigBee와 같은 무선 통신 기술과 연동됨으로써 여러 응용 분야에서 새로운 비즈니스 모델을 창출 할 수 있다. 본 논문에서는 RFID와 ZigBee를 결합시켜 u-Heath라는 새로운 비즈니스 모델을 창출했다. 앞으로 RFID는 상업, 산업, 군사, 의료, 농업 등 다양한 분야에서 더욱 활발한 논의가 이루어질 것으로 예상된다.
제안 방법
구현하였다. ZigBee를 이용하여 RFID 리더기와 서버 간의 무선 양방향 통신이 가능하도록 결합시킨키트를 만들었고, TinyOS 상에서 동작하는 임베디드소프트웨어를 개발하여 포팅하였다.
설계된 시스템은 태그의 정보를 담고 있는 DB- Server 부분, RFID 리더기와 ZigBee를 결합 시킨 Client 부분으로 구성된다. RFID 리더기는 태그로부터 정보를 읽고 이를 ZigBee 통신을 이용해 Server로 보내며, 서버는 각각의 Client로부터 받은 정보를 분석하여 각각의 Client로 상황에 따른 정보를 보낸다.
표 1에 RFID의 베터리 유무에 따라 능동식과 수동식으로 분류하여 각각의 특징, 장단점 및 적용분야를 살펴보았다.
다양한 분야에서 사용할 수 있다. 본 논문에서는 무선통신의 3가지 방법과 유선통신의 1가지 방법을 살펴보고 무선통신 방법 중 하나인 ZigBee를 사용해서 u-Health 시스템을 구현하였다.
가능성은 매우 다양하다. 본 논문에서는 Zig Bee를 사용하여 u-Health 어 플리 케 이 션을 구현하였다.
하드웨어적으로는 RFID와 ZigBee가 결합된 하나의 새로운 모듈을 만들었다. 또한 RFID와 ZigBee를 결합시킨 모듈에 LCD와 스피커를 연결시켜 화면과 소리로 데이터를 수신하여 양방향 정보를 줄 수 있도록 구성하였다.
모듈을 만들었다. 또한 RFID와 ZigBee를 결합시킨 모듈에 LCD와 스피커를 연결시켜 화면과 소리로 데이터를 수신하여 양방향 정보를 줄 수 있도록 구성하였다. 동작원리를 간단히 설명하면 RFID 리더에서 읽어진 태그의 정보는 ZigBee를 통해 전송되고, 전송된 정보는 DB-Server와 연동된 ZigBee 수신모듈에 전달된다.
ZigBee에 부착된 4개의 LED는 시스템의 동작 상태를 알려준다. 본 논문에서는 LED의 상태 변화를 보고 어떠한 것을 인식하고 감지하였는지를 판별하지 않고 스피커와 LCD를 ZigBee 모듈에 장착하여 이를 통해 알람 기능을 구현 하였다. 그림 8이 RFID 리더, ZigBee, 스피커 및 LCD를 하나의 장비로 만든 키트이다.
Atmegal28L에서는 UART를 2개 지원하므로 Zigbee 모듈에 있는 Atmegal28L 이용해 RFID리더기와 음성 모듈에 UART 통신을 구성하였다.
Node 1번의 환자는 간암 환자이므로 간암에 좋지 않은 육류 통조림을 집었을 경우 복용금지 음식으로 분류되어 화면에 적색으로 표시되며 Client의 LCD와 스피커로 alarm을 알려주게 된다. 다른 콘텐츠 서비스를 제공하기 위해 u-Health System과 별도로 윈도우미디어플레이어를 추가 시켰다. 이것은 개인 단말기와 같은 PDA나 핸드폰에 RFID가 부착될 경우 WinCE를 이용해 어플리케이션을 구현할 수 있게 하기 위함이다.
Code, EPC_Name, Video, Audio등의 DB등록을 할 수 있는 블록으로 구성된다. EPC_Code의 주소체계는 본 논문에서 상용된 RFID 태그에는 사용되지 않지만 EPC Code 가 대표적인 코드이기 때문에 라벨네임으로 사용하였다. EPC_Code는 태그에 저장된 값으로 각각의 태그에는 식별 가능한 유일한 코드가 입력되어 있다.
지금까지 본 논문에서는 RFID의 개요 및 구조와 동작 원리에 대해서 알아보고 이를 이용한 응용으로 RFID 와 ZigBee의 기술을 결합시켜 하나의 어플리케이션을만들고 응용 방안을 제시하였다. 앞에서 논의된 바와 같이 RFID와 ZigBee는 Ad hoc 네트워크와 인식기술들이 부각되면서 여러 분야에서 광범위하게 매우 활발한 논의가 이루어지고 있다.
대상 데이터
현재 존재하는 모든 사물이나 그 외의 다른 여러 가지에 각각의 고유한 일련번호를 부여할 수 있을 만큼 데이터 용량의 범위가 크다. 현존하는 인터넷상의 IP와 유사하고 UPC/EAN과도 비슷하다回 본 논문에서는 인식거리가 짧지만 가격이 저렴한 13.16MHz의 RFID를 사용했으며 태그의 저장된 일련 코드 정보 값은 EPCAJPC/EAN 코드가 아닌 ISO 15693(NICODE)을 사용하였다.
2ms가 된다. 본 논문에서는 2.4GHz의 Zig Bee를 사용하였다.
시스템 구성에 사용된 RFID 리더는 13.56 Mhz의 제품을 사용하였다. 이 장비는 인식거리가 짧다는 것이 단점 이지만 본 논문에서 구현한 시스템에서 가장 적합한 인식 거리를 가졌다.
무선통신의 ZigBee 모듈은 유비쿼터스 환경의 기반기술로써 sensor 네트워크 환경개발을 가능하도록 할 수 있는 Chipcon CC2420 칩을 사용한 제품을 사용하였다(그림 7). 7개의 sensor(온도, 조도, 습도, 가스, 초음파, 초전, 가속도) 입력 값을 받아서 " 변환하여 RF 모듈에 의해 무선으로 데이터를 주고받을 수 있다.
7). 7개의 sensor(온도, 조도, 습도, 가스, 초음파, 초전, 가속도) 입력 값을 받아서 " 변환하여 RF 모듈에 의해 무선으로 데이터를 주고받을 수 있다. 마이크로 컨트롤러는 RISC구조를 사용하는 Atmegal28L이며 내부에 128Kbyte의 ISR(In~System Reprogramma- ble)기반의 플래시 메모리와 4Kbyte의 EEPROM을 지원한다.
성능/효과
56 Mhz의 제품을 사용하였다. 이 장비는 인식거리가 짧다는 것이 단점 이지만 본 논문에서 구현한 시스템에서 가장 적합한 인식 거리를 가졌다. RFID 리더의 인식거리가 50cm라고 한다면 인식 거리 내에 있는 태그가 부착된 모든 사물의 정보를 감지하여 서버와 통신할 수 있다.
실내 환경에서의 실험결과 통신거리는 50m 정도로 나왔으며 건물의 벽이나 층별 위치에 따라 거리가 길고 짧아짐을 알 수 있었다. 실험을 통해서 RZ e-Health 시스템이 네트워크 토플로지 변화에 따라 적절한 형태로 망 구성을 변경하며 동작하는 것을 확인하였다.
알 수 있었다. 실험을 통해서 RZ e-Health 시스템이 네트워크 토플로지 변화에 따라 적절한 형태로 망 구성을 변경하며 동작하는 것을 확인하였다.
후속연구
보인다. RFID와 이들 통신 요소와의 결합은 home networkin职을 구성하여, 각종 디바이스 상태를 체크하고, 상황에 맞는 action들이 일어날 수 있도록 DB와 연동시킴으로써 유비쿼터스 댁내 망을 구현하는데 폭넓게 사용될 수 있을 것이다. 또한 기존의 wired LAN 및 IEEE 802.
RFID와 이들 통신 요소와의 결합은 home networkin职을 구성하여, 각종 디바이스 상태를 체크하고, 상황에 맞는 action들이 일어날 수 있도록 DB와 연동시킴으로써 유비쿼터스 댁내 망을 구현하는데 폭넓게 사용될 수 있을 것이다. 또한 기존의 wired LAN 및 IEEE 802.11X 계열의 WLAN과 결합하여 오피스 중심의 각종 응용에 RFID가 많이 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 무선통신과 RFID와의 결합은 기존의 RFID 리더기(reader)가 고정된 위치에서 서비스하는 방식에서 탈피할 수 있게 해준다.
가까운 미래에 RFID는 더욱 소형화되고 주변의 모든 환경 및 사물에 태그가 부착될 것이다. 이러한 환경에서 RFID 리더가 부착된 개인 단말기를 이용해 자신이 원하는 정보를 실시간으로 확인할 수 있는 시스템이 개발 되어야 할 것이다. RFID를 장착한 휴대폰이 등장하였고, WIPI 플랫폼을 이용해 RFID와의 연동할 수 있는 API표준화도 진행 중에 있다.
Body Area Network(BAN)의 소형과 저 전력 설계를 바탕으로 하는 장치에 함께 이용될 수 있을 것이다.
본 논문에서는 Ad Hoc 네트워크와 향후 Sensor네트워크에 활용 방안의 하나로 ZigBe와 RFID 를 접목 시켰다. 이러한 아이디어는 작은 byte만으로도 충분한 통신을 할 수 있는 분야라면 어디에든 적용 가능할 것이다.
본 논문에서는 RFID와 ZigBee를 결합시켜 u-Heath라는 새로운 비즈니스 모델을 창출했다. 앞으로 RFID는 상업, 산업, 군사, 의료, 농업 등 다양한 분야에서 더욱 활발한 논의가 이루어질 것으로 예상된다. 이렇게 다양한 분야에서 사용될 RFID 는 수많은 환경에서 적절한 통신 환경으로 구축되어야 하며, 앞으로 유선이 아닌 무선네트워크 환경에서 점차 그 사용이 확대 될 것이라 예상된다.
이렇게 다양한 분야에서 사용될 RFID 는 수많은 환경에서 적절한 통신 환경으로 구축되어야 하며, 앞으로 유선이 아닌 무선네트워크 환경에서 점차 그 사용이 확대 될 것이라 예상된다. 또한 사용 환경과 목적에 따라 BAN, WPAN, 叽AN등의 기술과 함께 사용될 때 이에 따른 관련 장비 개발이 함께 이루어져야 할 것이다.
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윤성록，서상호，최호석，황용석，유형준，박신종 '2igBee : 저속-저가-저전력의 무선 통신 기술,' SITI Review，제6호, 3-9쪽，2004년 10월
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