초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
산업 무선 센서 네트워크가 적용되는 산업 사물인터넷 환경에서, 현재 산업 표준 시스템에 대한 호환성을 유지하면서도 초저지연성 및 이동성을 지원하는 차세대 산업 무선 센서 네트워크 설계 및 핵심요소 기술들의 개발
전체 내용
◯ 차세대 산업 무선 센서 네트워크를 위한 지능적 통신 기술 개발 (1차년도)
⦁연구목표: 지능에 의한 통신 경로를 설정하는 지능형 라우터와 경로 조정 방안 연구
⦁연구내용:
- 기존 산업표준 네트워크의 높은 중복성 정책으로 인한 통신자원

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
산업 무선 센서 네트워크가 적용되는 산업 사물인터넷 환경에서, 현재 산업 표준 시스템에 대한 호환성을 유지하면서도 초저지연성 및 이동성을 지원하는 차세대 산업 무선 센서 네트워크 설계 및 핵심요소 기술들의 개발
전체 내용
◯ 차세대 산업 무선 센서 네트워크를 위한 지능적 통신 기술 개발 (1차년도)
⦁연구목표: 지능에 의한 통신 경로를 설정하는 지능형 라우터와 경로 조정 방안 연구
⦁연구내용:
- 기존 산업표준 네트워크의 높은 중복성 정책으로 인한 통신자원 낭비 문제와 이로 인한 저지연 전송 및 이동성 지원 제한 문제 분석
- 단순 포워딩을 하는 기존 산업 장비에 지능적 라우팅 기능을 첨가한 지능형 라우터 정의
- 센서(소스)-게이트웨이(목적지) 종단 간 전송 경로를 센서-지능형 라우터, 지능형 라우터-게이트웨이 간 두 개의 계층적 경로로 분리하고 지능형 라우터를 통해 더 적은 자원으로도 수신된 데이터들이 스케줄링 될 수 있도록 전송 경로를 공유하는 경로조정 방안 연구
◯ 초저지연성 지원을 위한 네트워크 구성 기술 개발 (2차년도)
⦁연구목표: 계층적 네트워크 라우팅 그래프를 정의하고 이를 바탕으로 통신에 필요한 자원을 공유하는 ‘가상공유경로’ 개념을 도입한 스케줄링 연구
⦁연구내용:
- 전송 경로가 중복되는 각 데이터 전송에 대해 통신자원을 공유할 수 있도록, 지능형 라우터로-게이트웨이 간 전송 경로를 논리적으로 공유하는 ‘가상공유경로’ 개념을 도입한 계층적 라우팅 그래프 생성 알고리즘 개발
- 가상공유경로에 할당되는 통신자원들을 공유할 수 있도록 하는 스케줄링 방안을 설계하여 빠른 주기로 주기적인 데이터 전송이 가능하게 함으로써 기존 시스템의 지연 개선
- 네트워크 상황에 따라 불필요하게 점유되는 자원을 적응적으로 줄이는 자원할당 알고리즘 개발
◯ 이동성 지원을 위한 네트워크 구성 기술 개발 (3차년도)
⦁연구목표: 고정/이동 장비에 대한 분리를 통한 네트워크 구성 및 경로 재구성 비용을 최소화하는 가상공유경로 기반 자원할당 연구
⦁연구내용:
- 지능형 라우터 및 가상공유경로 기반 스케줄링이 적용되는 환경에서 고정/이동형 산업 장비를 분리하여 네트워크를 구성
- 토폴로지 변화로 인해 네트워크 전체를 재구성하고 자원을 스케줄링하는 대신, 지능형 라우터-게이트웨이 간 가상공유경로에서는 할당된 공유자원을 통해 이동형 장비를 지원함으로써 토폴로지 변화가 없게끔 유도하여 자원 점유율, 네트워크 확장성, 운용 등의 효율을 도모하는 네트워크 구성 방안 연구
◯ 차세대 산업 무선 센서 네트워크 연구의 성능 검증 및 평가를 위한 NS-3 시뮬레이터 개발
⦁연구목표 및 내용: 기존 산업 시스템을 기반으로 제안 방안의 알고리즘이 적용될 수 있도록 IEEE 802.15.4e 기반 자원할당, 멀티 홉 라우팅 등의 기능 구현

연구개발성과
본 연구의 핵심 목표는 기존 산업용 네트워크 기술이 갖는 자원낭비 문제를 개선하여 저지연 및 이동성을 효과적으로 지원하는 데 있으며, 이를 위해 계층적 라우팅 경로 설정 및 가상공유경로 개념을 도입한 자원 효율적 스케줄링 연구를 진행하였다. 연구는 구조 설계부터 핵심 요소기술 개발, 성능 검증까지 상향식으로 진행되었으며 신뢰성, 실시간성, 확장성, 에너지 효율, 자원점유율 측면에서 기존 기술들보다 우수한 성능을 보였다. 본 연구개발과제를 통해 국내학술대회 1편과 박사학위 2명, 석사학위 1명의 인력 양성을 도출하였다.

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
산업용 사물인터넷은 현재 진형형인 4차 산업혁명 시대의 기반이 되는 기술로써 자동화 공정의 핵심인 모니터링 및 제어가 성공적으로 구현되어야 한다. 이를 위해서는 고신뢰를 바탕으로 적시성과 이동성을 지원하는 산업용 네트워크 기술이 필수적이다. 본 연구의 결과물을 보완화여 실용화 가능한 단계까지 완성도를 높인다면, 수많은 장비가 배치되는 제조, 생산, 물류 등 다양한 실제 산업 현장의 폭증하는 통신자원 수요를 효과적으로 대처함으로써 높은 신뢰성을 유지하면서도 실시간성, 확장성, 에너지 효율, 이동성 등의 네트워크 서비스를 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1 (1차년도) 차세대 산업 무선 센서 네트워크를 위한 지능적 통신 기술 개발 ... 5
• 2.2 (2차년도) 초저지연성 지원을 위한 네트워크 구성 기술 개발 ... 7
• 2.3 (3차년도) 초저지연성 지원을 위한 네트워크 구성 기술 개발 ... 9
• 2.4 차세대 산업 무선 센서 네트워크 연구의 성능 검증 및 평가를 위한 NS-3 시뮬레이터 개발 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 11
• (1) 정성적 연구개발성과 ... 11
• (2) 정량적 연구개발성과 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 참고문헌 ... 12
• 끝페이지 ... 12