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문제 정의
- 실제 실험을 통하여 측정된 데이터가 전송됨을 확인하였고 유선이나 bluetooth를 사용하는 것보다 ZigBee를 이용하는 것이 소비 전력 측면에서나 네트워크 구성에 효율적인 측면을 보였다. 이 실험에서 3대의 시스템을 사용하였지만 더 많은 ZigBee와 여러 대의 LMC 장비를 사용한 시스템을 구현하면 여러 곳에 원하는 지 점 데 이 터 를 산출하리 라 생 각한다.
제안 방법
- 본 연구에서는 위와 같이 ZigBee를 적용할 수 있는 다양한 응용분야 중 하나인 Industrial Control Network를 ZigBee를 이용하여 구현하였다. 거리측정 장치는 현재 상용된 제품이 많이 출시 되어져있다.
- 그러나 고가이며 직 접 사람이 들고 다니면서 측정해야 하는 경우와 여 러지 점을 동시에 측정 후 산출해 야 하는 경우의 문제 점 이 발생한다. 산업 현장에서 사람들이 직접 측정하기 어려운 장소에서나오차범위를 최대한작게 하여 정확한 거리를 필요로 할 때 LMC (Laser Measuring Control) 라는장치와ZigBee를 연동하여 본 시스템을 구현하였다.
- 4GHz 대 역 과 미국에서 사용하는 915MHz와 유럽에서 사용하는 868MHz 로 구분된다.3개의 주파수 대역eBPSK 변조 방식을 사용하며 1개의 채널과 20kbps를 갖는 868MH疚와 10개의 채널과 915MHz 그리고 O-QPSK 변조 방식을 사용하여 16개의 채널과250kbps인 2.4G田로 구분된다.
- 주소지정 방법에 따라 코디 네 이 터로부테6비트 주소를 할당 받아 사용하거 나 노드에 부여 된 고정 된 64비 트 주소를 사용할 수 있다. Destination PAN ID와 Source PAN ID가 존재하여서로 다른 이종 PAN간의 데이터 전송이 가능하도록 여지를 두었다. 이와 같은 필드의 존재는 다양한PAN을 연결하여 하나의 클러스터트리 네트워크를 형성할 수 있다.
- 있다. 첫 번째로 거리측정을 위한 LMC(Laser Measurement Control)라는 Laser 장치를 사용한 부분과 두 번째로 zigbee를 이용한 무선 네트워크 시스템 구현을 위하여 제 작한 Coordinator Module, EndDevice Module 부분 세 번째로 사용자의 Application을 위한 시리얼 통신 프로그램으로 구분된다.
- ZigBee를 이용 무선 전송 시스템 구현하기 위해 MaxStream사의 XBee Pro Module을 사용하여 본 연구를 하였으며 이 연구에서는 무선으로 패킷을 전송하는 Wireless UART 통신용 프로그램을 사용하였다. ZigBee 모듈은 주로 Zigbee RF 칩 과 MCU 및 주변 회 로로 구성되며 최근에는 RF 및 MCU 가단일 칩화되어 주변 RF 회로와 I/O 인 터 페 이 스를 포함하는 모듈로 구성 된다.
- 그리고LMC에서 ZigBee, PC에서 ZigBee 제어를 위해 Atmegal28L인 Micro Controller를 사용하였으며 무선으로 데이터를 전송시키기 위해 우선 고려할 사항으로 데 이 터 의 손실과 전파의 통달거 리이 다. EndDevice Module에서 측정된 수많은 데 이 터들은 ZigBee Coordinator까지 의 데 이 터 손실과 한꺼 번에 수신되는 많은 데이터의 처리과정에서의 데이터 손실에 따른 실제 값과 측정 값의 오차율이 커 질 수 있으므로 LMC 에서 전송된 제어 데이터가 정확히 전달되는지 PC 프로그램에서 검증하는 과정 까지 실험을 하였다. 전체 시스템 블록도는 그림 5와 같다.
- 본 논문에서 Coordinator Module 시스템eZigBee Coordkiator로 동작하며 PC에서 LMC 컨트롤 데이터를 UARTS. 받아 EndDevice Module 시스템으로 Broadcast Mode로 전송하는 역할을 하며 ZigBee의 EndDevice CWiel과 PAN ID가 같은 모든 ZigBee의 송/수신 이 가능하다.
- 이 실험에서 ZigBee EndDevice 시스템 에서 LMC 에서 측정된 데이터를 ZigBee Coordinator 시스템으로 정확히 전송 되는지 PC 프로그램에서 검증하였다. 모든 시스템에 전송 baud rate를 9, 600 bps 속도로 통신을 하였다.
- ID는 EndDevice Module 시스템에 ID를 각각 부여 한 뒤 PCCfl서 보낸ID와 비교하여 명령어의 실행여부에 따라 LMC 장치에서 측정된 거리 데이터를 Coordinator Module 시스템으로 전송 시키는 알고리즘으로 구현하였다. 그림 9는 UART를 통하여 PC의 시리얼 프로그램에 Display한 그림 으로서 각각의 ID와 그에 따른 거리 값을 나타내었다.
- 구현하였다. 구현한 거리 측정 무선 송/수신 시스템은여 러 개의 LMC(Laser Measuring Control)와 이에 상응하는 여러 개의 Slave Zigbee에서 하나의 Master Zigbee 까지 무선으로 데이터를 송신하였다. Master Zigbea는 LMC에서 측정한 데이터들을 수신 받아 컴퓨터로 처리하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 ZigBee Module의 사양은 ZigBee/ 802.15.4 OEM RF Module로 주파수 대 역 은 ISM 2.4GHz 대역을 사용하며 실내에서의 전송거리는 100m이지만 실외에서의 전송거리는 10mW ~ 100mW Power로 L2Km까지 가능하다. 250 kbps의 전송속도를 가지고 있으며, 네트워크 topology의 형 태 는 Peer-to-Peer, Point-To- Point, Point-to-Multipoint topology 방식 으로 사용 가능하다.
- Laser를 이용한 거리 측정 장치로 Loke사의 KHU- LMC-J-0040-1/2-RS232-CC82 모델을 사용하였으며, 일반적 으로 LMC라 불린다. LMC의 사양은 전압 DC 10V 를 사용하며 최대 100m까지 거리측정을 할 수 있다.
- 이 연구에서 사용한 zigbee device는 RF(Radio Frequency) 모뎀으로는 Freescale의 MC13193을 사용하였 고, Micro Controller는 MC9S08GT60을 사용한 단일 칩화되어있는 형태이다. 그리고LMC에서 ZigBee, PC에서 ZigBee 제어를 위해 Atmegal28L인 Micro Controller를 사용하였으며 무선으로 데이터를 전송시키기 위해 우선 고려할 사항으로 데 이 터 의 손실과 전파의 통달거 리이 다.
이론/모형
- 본 논문에서는 ZigBee를 이용하여 거리측정 시스템을 구현하였다. 구현한 거리 측정 무선 송/수신 시스템은여 러 개의 LMC(Laser Measuring Control)와 이에 상응하는 여러 개의 Slave Zigbee에서 하나의 Master Zigbee 까지 무선으로 데이터를 송신하였다.
성능/효과
- 그림 9는 UART를 통하여 PC의 시리얼 프로그램에 Display한 그림 으로서 각각의 ID와 그에 따른 거리 값을 나타내었다. Coordinator로 한꺼번에 많은 데이터가 들어오는 것보다 각각의 ID를 부여 후 데이터 수신의 오차율이 더 적게 발생하는 것을 확인하였다.
- 또한 소비 전력 실험 결과 전송시 25mA, 수신시 20mA가 됨을 확인하였다. 이로 인하여 낮은 전송 전력으로 송 /수신됨을 확인하였다.
- Master Zigbea는 LMC에서 측정한 데이터들을 수신 받아 컴퓨터로 처리하였다. 실제 실험을 통하여 측정된 데이터가 전송됨을 확인하였고 유선이나 bluetooth를 사용하는 것보다 ZigBee를 이용하는 것이 소비 전력 측면에서나 네트워크 구성에 효율적인 측면을 보였다. 이 실험에서 3대의 시스템을 사용하였지만 더 많은 ZigBee와 여러 대의 LMC 장비를 사용한 시스템을 구현하면 여러 곳에 원하는 지 점 데 이 터 를 산출하리 라 생 각한다.
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