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[국내논문] 사물 네트워크에서 LoRa 기반 네트워크 프로토콜 설계 및 적용
Design and Application of LoRa-based Network Protocol in IoT Networks 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.14 no.6, 2019년, pp.1089 - 1096  

이성근 (순천대학교 멀티미디어공학과)

초록
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최근 저성능 컴퓨팅을 통해 적은 양의 정보를 사용하는 소규모 사물 인터넷 서비스들이 확산되고 있다. 이를 위해 통신 반경이 넓고 전력 소모가 상대적으로 낮으며, 가격이 저렴한 저전력 장거리 통신 기술이 필요하다. 본 논문은 LoRa 통신 방식을 기반으로 넓은 지역에 분포되어 소량의 센싱 데이터를 전달하는 소물 인터넷 환경에서 멀티 홉 전송을 지원하는 MAC 계층과 라우팅 프로토콜을 제안한다. 단말 노드는 이동 가능하며, 통신 형태는 단말 노드와 네트워크 응용 서버 간의 양방향 전송을 제공한다. 제안한 프로토콜을 적용하여 스마트 팩토리 생산 설비 모니터링 시스템을 구축하였으며, 기본적인 모니터링 기능은 정상적으로 수행됨을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, small-scale IoT services using a small amount of information through low-performance computing have been spread. It requires low cost, low-power, and long-distance communication technologies with wide communication radius, relatively low power consumption. This paper proposes a MAC layer a...

주제어

#저전력 장거리 전송 기술   #이동 소규모 사물 네트워크   #다중 홉 네트워크 프로토콜  

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 LoRa 통신 방식을 기반으로 넓은 지역에 분포되어 소량의 센싱 데이터를 전달하는 소물 인터넷 환경에서 원거리 전송을 지원하는 MAC 계층과 라우팅 프로토콜을 제안한다. 단말 노드는 상황에 따라 이동이 가능하며, 통신 형태는 단말 노드와 네트워크 응용 서버 간의 양방향 전송이 가능하다.
  • 본 논문은 방목형 가축 모니터링, 옥내 및 옥외 혼합 형태의 대규모 생산 라인 장비 모니터링 등 이동 소물 네트워크 환경에서 LoRa 기반 멀티 홉 통신 프로토콜이 설계 및 구현에 대해 나타낸다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
  • LoRaWAN 단말 노드와 게이트웨이 간의 단일 홉 통신만을 제공하지만, 노지 등 열악한 통신 환경과 다수의 건물로 구성된 야외 시설물의 경우 음영지역이 존재하므로 이러한 상황에 대처하기 위해 멀티 홉 통신 기능이 필요하다. 본 논문은 이동 소물 네트워크 환경에서 LoRa 기반 멀티 홉 통신 프로토콜의 설계및 구현에 대해 나타내었다. 제안된 통신 프로토콜을 적용하여 스마트 팩토리 생산 설비 모니터링 시스템을 구축하였으며 기본적인 모니터링 기능은 정상적으로 수행됨을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
소규모 사물 인 터넷 또는 소물 인터넷이란 무엇인가? 이를 위해 소규모 사물 인터넷(Internet of Small Things) 개념이 출현하였다. 즉, 사물 인터넷을 구성하는 사물 들 중에 전송해야 하는 데이터양이 적은 사물들을 소 물(small thing)이라고 하고, 이들로부터 수집된 정보 를 응용 서버로 전송하는 네트워크를 소규모 사물 인 터넷 또는 소물 인터넷으로 정의하였다[5]. 실시간 영 상정보를 처리하는 자율주행과 같은 일반적인 사물 인터넷과 달리 온도, 습도, 위치 데이터 등 소량의 데 이터를 장시간 안정적인 속도로 수집하고, 노드들이 낮은 속도로 제한된 영역에서 이동할 수 있는 이동 소물 인터넷 응용 서비스들이 출현하였다.
사물 인터넷의 각 노드들은 어떻게 변화했는가? 06, 1089-1096, 2019 1090 집할 수 있다. 초기에는 대부분 정적인 구조를 고려하 였으나, 최근에는 방목형 가축 모니터링 등 일부 응용 서비스에서 센서 노드의 이동성 허용을 요구한다. 사 물 인터넷은 반도체 및 나노 기술의 발전으로 스칼라 데이터를 포함하여 이미지, 사운드 및 동영상 등의 대 용량 정보를 전송하는 무선 멀티미디어 센서 네트워 크로 확장이 이루어지고 있다[2-4].
LoRa(Long Range) 기반 통신 시스템의 장점은? 실시간 영상정보를 처리하는 자율주행과 같은 일반 적인 사물 인터넷과 달리 온도, 습도, 위치 데이터 등 소량의 데이터를 장시간 안정적인 속도로 수집하고, 노드들이 낮은 속도로 제한된 영역에서 이동할 수 있 는 이동 소물 인터넷 응용 서비스들이 출현하였다. LoRa(Long Range) 기반 통신 시스템은 지그비, 와 이파이, 이동통신 등에 비해 넓은 범위, 낮은 전력 소 모, 저렴한 비용 측면에서 많은 장점을 가지고 있다. LoRaWAN 단말 노드와 게이트웨이 간의 단일 홉 통신만을 제공하지만, 노지 등 열악한 통신 환경과 다 수의 건물로 구성된 야외 시설물의 경우 음영지역이 존재하므로 이러한 상황에 대처하기 위해 멀티 홉 통 신 기능이 필요하다.
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참고문헌 (10)

  1. L. Atzori, A. Iera, and G. Morabito, "The Internet of things: a survey," Computer Networks, no. 54, Dec. 2010, pp. 2787-2805. 

  2. I. F. Akyildiz, T. Melodia, and K. Chowdhury, "A survey on wireless multimedia sensor networks," The Journal of Computer Networks, vol. 51, no. 4, Mar. 2007, pp. 921-960. 

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  3. I. F. Akyildiz and J.M. Jornet, "The Internet of Multimedia Nano-Things," Nano Comm. Networks Journal, vol. 3, no. 4, Aug. 2012, pp. 242-251. 

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  4. J. Park, S. Lee, and W. Oh, "Congestion control mechanism for efficient network environment in WMSN," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 10, no. 2, Feb. 2015, pp. 289-295. 

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  5. M. Samaniego and R. Deters, "Internet of Smart Things - IoST: Using Blockchain and CLIPS to Make Things Autonomous," In Proc. IEEE Int. Conf. Communications, Sept. 2017, pp. 9-16. 

  6. Semtech Corporation, "LoRa Modulation Basics," AN1200.22, May 2015. 

  7. N. Sornin, M. Luis, T. Eirich, and O. Hersent, LoRaWAN Specification, Fremont, USA, LoRa Alliance, July 2016. 

  8. E. Charles and P. Bhagwat, "Highly Dynamic Destination Sequenced Distance Vector Routing for Mobile Computers," SIGCOMM Computer and. Comm., vol. 24, no. 4, Oct. 1994, pp. 234-244. 

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  9. M. Bor, J. Edward, and U. Roedig, "LoRa for the Internet of Things," In Proc. International Conference on Embedded Wireless Systems and Networks, Graz, Austria, Feb. 2016. pp. 361-366. 

  10. S. Bae, S. Lee, and J. Koh, "Multipath Routing Method for QoS Support in WMSNs," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 8, no. 3, Mar. 2013, pp. 453-458. 

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