초록 ▼

연구의 목적 및 내용
무선 센서 네트워크는 (WSNs) 일반적으로 밀도가 높게 배치된 센서 노드로 구성되고 센서 노드가 에너지 배터리에 의존하기 때문에, 이전 연구들은 네트워크 수명을 연장할 에너지 효율적인 MAC 프로토콜을 설계하는 데 초점을 맞추고 있다. 하지만 보안, 감시, 의료 등의 mission-critical한 애플리케이션에 대해서는 에너지 뿐만 아니라 데이터가 수신단에 전송될 때까지의 지연 시간이 중요하게 된 다. 최근에는 이러한 mission-critical한 애플리케이션에 대해 신뢰할 수 있는 통신 프로토콜 설

연구의 목적 및 내용
무선 센서 네트워크는 (WSNs) 일반적으로 밀도가 높게 배치된 센서 노드로 구성되고 센서 노드가 에너지 배터리에 의존하기 때문에, 이전 연구들은 네트워크 수명을 연장할 에너지 효율적인 MAC 프로토콜을 설계하는 데 초점을 맞추고 있다. 하지만 보안, 감시, 의료 등의 mission-critical한 애플리케이션에 대해서는 에너지 뿐만 아니라 데이터가 수신단에 전송될 때까지의 지연 시간이 중요하게 된 다. 최근에는 이러한 mission-critical한 애플리케이션에 대해 신뢰할 수 있는 통신 프로토콜 설계 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 특히 컴퓨팅 및 문제 해결 기술로 상한 주목을 받고 있는 생체 시스템을 모방하는 알고리즘들이 제안되고 있다. 하지만 WSN의 특성상 ‘확장성’ 및 ‘적응성’이 보장되는 프로토콜 설계가 쉽지 않다. 본 연구에서는 자연의 생체 시스템 작용을 이해하고 이를 무선센서 네트워크 시스템에 적용하는 기술을 개발하고자 한다. 자연이 가장 경제적인 방식으로 고효율, 저비용, 저에너지 제품을 만든다는 것을 바탕으로 무선 센서 네트워킹 시스템에서 필요한 고효율, 저비용, 저 에너지 네트워킹 기술을 개발하는 것이 목표이다.

연구결과
생체 시스템을 모방하여 무선 네트워크 프로토콜 설계에 접목하는 연구를 수행하였다. 과거에는 자연과 이를 적용하려는 공학 분야와의 연관관계가 약했었지만, 미시적인 분석과 수리적 물리적 모델링이 가능해지면서 자연의 기능을 모방하는 것이 가능해졌다. 자연모방을 통한 다양한 가능성이 점쳐지면서 제품 생산에만 국한되었던 생체 모방 기술의 범주를 본 연구에서는 자연의 설계와 프로세스로부터 영감을 얻어 무선 센서 네트워크를 시작으로 일반화된 컴퓨터 네트워킹 시스템 분야로 확장하였다. 특히 생체시스템 중 셀 간 신호처리 메카니즘, Generic regulatory networks, epidemic theory를 통해 센서 노드들의 구조 및 기능의 유사점을 도출하고 최적화된 기능을 연구 개발하였다. 또한 본 연구를 통해 생체시스템의 수학적 모델링, 분석, 파라미터 결정 방식을 제어이론을 바탕으로 성능유지를 위한 파라미터 범위, 기준을 수립하였다. 이는 기존에 발표된 연구에서 하지 못했던 분야이며 본 연구에서는 제안한 생체 기반 프레임워크의 수학적 분석을 통해 보다 많은 상황이나 경우에서 성능을 보장하기 위한 조건을 유도하였다.

연구결과의 활용계획
생체 모방 기술의 이용한 유무선 네트워킹 시스템 개발은 산업, 군사 분야를 넘어서 보건, 환경, 사회 분야 등 커다란 시장으로 확대될 것이기 때문에 앞으로 적적 사고로 기술 ∙개념에 대한 원천에 접근 하고, 새로운 더 큰 시장을 선점하는데 중요한 역할을 담할 것이다. 특히 본 연구의 결과는 생태 환 경 등의 모니터링 시스템, 지능형 교통 통제 시스템, 장기간의 감시 시스템 등 미래의 유비쿼터스 환경에서 폭 넓게 활용될 수 있을 것이다. 또한 다양한 센서 네트워크의 발전에 필요한 기반 기술을 생체 시스템과 접목함으로써 미래의 유비쿼터스 환경을 보다 가깝게 만들 것이며 미래의 무선 네트워크 시스템의 성능 발전에 큰 기여를 할 수 있다. 특히 로봇 군집 시스템 분야는 본 연구 결과를 활용하여 발전시킬 수 있는 분야이다. 생체 시스템 기반의 분산 제어 기술은 수많은 로봇들로 이루어진 환경에서 운영자의 의도에 맞게 적절하게 운용될 수 있도록 하는 기술의 근간으로 활용될 수 있으므로 군집 로봇 시스템의 기술 성장에 많은 도움이 될 것이라 본다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
Wireless sensor networks (WSNs) typically consist of highly deployed sensor nodes and sensor nodes depend on energy batteries. Previous studies have focused on designing energy efficient MAC protocols to extend network life. In recent years, research has been actively conducted o

Purpose&contents
Wireless sensor networks (WSNs) typically consist of highly deployed sensor nodes and sensor nodes depend on energy batteries. Previous studies have focused on designing energy efficient MAC protocols to extend network life. In recent years, research has been actively conducted on reliable communication protocol design for these mission-critical applications. Algorithms have been proposed to mimic biological systems, which are particularly attracted to computing and troubleshooting techniques. However, due to the nature of WSN, it is not easy to design a protocol that guarantees scalability and adaptability. In this study, we develop the technology to understand the biological system of nature and apply it to the wireless sensor network system. The goal is to develop the high-efficiency, low-cost, low-energy networking technology required for wireless sensor networking systems.

Result
A study was conducted to imitate a biological system and to design a wireless network protocol. In the past, the link between nature and the engineering field to which it was applied was weak, but it became possible to imitate the functions of nature as micro-analysis and mathematical physical modeling became possible. In this study, the scope of biological technology, which has been limited to product production, has been inspected from natural design and process, and expanded to generalized computer networking system field. In particular, through the inter-cell signal processing mechanism, generic regulatory networks, and epidemic theory, the similarities of structure and function of sensor nodes are derived and the optimized functions are developed. In this study, mathematical modeling, analysis, and parameter determination methods of biological systems were established based on control theory. This is a field that has not been done in the previous published researches. In this study, the mathematical analysis of the proposed bio-based framework derives the conditions for guaranteeing performance in WSNs.

Expected Contribution
Since the development of wired and wireless networking systems using biological technology will be extended to big markets such as health, environment, and social fields beyond industrial and military sectors, it is necessary to approach the sources of technology and concepts through enemy thinking, It will be an important role to play. In particular, the results of this study can be widely used in future ubiquitous environment such as monitoring system for ecological environment, intelligent traffic control system, and long-term monitoring system.

In addition, by combining the base technology necessary for the development of various sensor networks with the bio-system, it will make the future ubiquitous environment closer and contribute to the development of future wireless network system. In particular, the field of robot swarm system can be developed using the results of this study. The distributed control technology based on the biological system can be used as the basis of technology that can be appropriately operated according to the operator 's intention in the environment composed of a lot of robots.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 3. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 13
• 4. 연구결과의 활용계획 ... 14
• 5. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 15
• 6. 참고문헌 ... 15
• 7. 연구성과 ... 16
• 8. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 17
• 9. 기타사항 ... 17
• 별첨1 : 대표연구성과 ... 18
• 별첨2 : 세부 목표 관련 증빙 ... 23
• 끝페이지 ... 23