ZIGBEX를 이용한 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템

이론편

이론 1 USN 소개 2
1.1 서 론 2
1.2 센서 네트워크를 위한 라우팅 프로토콜 8
1.2.1 평면 라우팅(Flat Routing) 8
1.2.2 위치 기반 라우팅(Location Based Routing) 11
1.2.3 계층적 라우팅(Hierarchical Routing) 13
1.2.4 지역 기반 멀티 캐스팅 13
1.3 센서 네트워크를 위한 MAC 프로토콜 15
1.4 센서 네트워크를 위한 Cross Layer 기법 21
1.5 센서 네트워크의 표준화 동향 23
1.6 센서 네트워크 클럭 동기 및 위치 인식 기술 27
1.6.1 클럭 동기화 27
1.6.2 위치 인식 28
1.7 센서 네트워크 미들웨어 기술 30
참고문헌 33

이론 2 ZigbeX 소개 37
2.1 ZigbeX 패키지 37
2.1.1 ZigbeX 모트 37
2.2 ZigbeX 모트 세트 이외의 옵션 장비들 41
2.2.1 ZigbeX 서버(HBE?EMPOS II) 41
2.2 장비의 데모 프로그램 확인 44
2.3 Hanback_TestTree 프로그램 분석 48

이론 3 개발자 환경 설치 및 다운로드 49
3.1 TinyOS 2.X 설치 전 주의 사항 49
3.2 Cygwin 설치하기 50
3.2.1 # Cygwin이란? 50
3.3 TinyOS2X 및 ZigbeX 프로그램 설치하기 54
3.4 이미 TinyOS2X가 설치된 PC에서 ZigbeX 프로그램 설치하기 55
3.5 Graphviz 설치하기 56
3.6 설치 프로그램 목록 및 구조 56
3.7 ZigbeX를 위한 다운로드 프로그램 설치 58
3.7.1 패러럴 포트를 이용한 다운로드 58
3.7.2 AVR?ISP 혹은 USB?ISP를 이용한 다운로드 65

이론 4 TinyOS 2.X와 NesC 71
4.1 TinyOS의 특징 및 디렉터리 구조 71
4.1.1 TinyOS의 특징 71
4.1.2 TinyOS 2.0 72
4.1.3 디렉터리 구조 83
4.2 NesC 84
4.2.1 인터페이스 85
4.2.2 컴포넌트 88
4.2.3 Task와 이벤트 93
4.2.4 레이스 컨디션 94
4.2.5 TinyOS 명명법 94
4.3 TinyOS 서브시스템 및 툴 96
4.3.1 NesC 소스 문서화 96
4.3.2 TOSSIM 96


실습편

실습 1 Task를 이용한 LED 제어 100
1.1 기본 지식 100
1.1.1 모트의 LED의 일반적인 사용 용도 100
1.1.2 LedsC 컴포넌트 101
1.2 Blink 예제의 구성 101
1.2.1 Blink.nc 파일 102
1.2.2 BlinkM.nc 파일 103
1.3 Blink 실습 105
1.3.1 실습 준비물 105
1.3.2 실습 시스템 구성 105
1.4 실습 결과 108

실습 2 Timer를 이용한 LED 제어 109
2.1 BlinkTimer 예제 109
2.1.1 BlinkTimer 예제의 구성 109
2.1.2 BlinkTimer.nc 파일 110
2.1.3 BlinkTimerM.nc 파일 112
2.2 BlinkTimer 실습 113
2.2.1 실습 준비물 113
2.2.2 실습 시스템 구성 113
2.3 실습 결과 116


실습 3 LED를 이용한 HelloWorld 117
3.1 모스부호와 LED 117
3.2 HelloWorld 예제 118
3.2.1 HelloWorld.nc 파일 118
3.2.2 HelloWorldM.nc 파일 119
3.3 HelloWorld 실습 122
3.3.1 실습 준비물 122
3.3.2 실습 시스템 구성 122
3.4 실습 결과 125


실습 4 조도 센서 제어 126
4.1 기본 지식 126
4.1.1 조도 센서 126
4.1.2 Oscilloscope 예제를 이용하여 조도값 측정 127
4.2 Oscilloscope 예제 128
4.2.1 OscilloscopeAppC.nc 파일 128
4.2.2 OscilloscopeC.nc 파일 129
4.2.3 OscopeMsg.h 파일 134
4.3 Oscilloscope 실습 135
4.3.1 실습 준비물 135
4.3.2 실습 시스템 구성 135
4.3.3 자바 애플리케이션 실행 137
4.4 실습 결과 139


실습 5 온/습도 센서 제어 140
5.1 기본 지식 140
5.1.1 USN에서의 온/습도 센서의 활용 140
5.1.2 온습도 센서 SHT11 141
5.2 OscilloscopeSHT11 예제 143
5.2.1 OsilloscopeAppC.nc 파일 144
5.2.2 OscilloscopeC.nc 파일 145
5.3 OscilloscopeSHT11 실습 148
5.3.1 실습 준비물 148
5.3.2 실습 시스템 구성 148
5.3.3 자바 애플리케이션 실행 149
5.4 실습 결과 151

실습 6 Photo 센서 제어(RF 통신) 152
6.1 적외선 센서 152
6.2 OscilloscopeUltraredRF 예제 153
6.2.1 OscilloscopeAppC.nc 파일 154
6.2.2 OscilloscopeC.nc 파일 155
6.2.3 BaseStation 프로그램 159
6.3 OscilloscopeUltraredRF 실습 159
6.3.1 실습 준비물? 159
6.3.2 실습 시스템 구성 159
6.3.3 BaseStation 예제 실습 방법 160
6.3.4 자바 애플리케이션 실행 160
6.4 실습 결과 162

실습 7 인터럽트를 이용한 EEPROM 제어 163
7.1 기본 지식 163
7.1.1 EEPROM의 필요성 163
7.1.2 ZigbeX의 EEPROM과 제어 레지스터 164
7.2 EEPRom 예제 167
7.2.1 EEPromC.nc 파일 168
7.2.2 EEPromM.nc 분석 169
7.3 EEProm 실습 172
7.3.1 실습 준비물 172
7.3.2 실습 시스템 구성 172
7.4 실습 결과 173

실습 8 시리얼 ID 읽어오기(RF 통신) 174
8.1 기본 지식 174
8.1.1 DS2401이란 무엇인가 174
8.1.2 DS2401의 필요성 175
8.1.3 DS2401 칩 175
8.2 SerialIdRF 예제 178
8.2.1 Ds2401P.nc 파일 179
8.2.2 Ds2410PM.nc 파일 180
8.2.3 BaseStation 프로그램 182
8.3 SerialIdRF 예제 실습 182
8.3.1 실습 준비물 182
8.3.2 실습 시스템 구성 183
8.3.3 BaseStation 예제 실습 방법 183
8.4 실습 결과 184

실습 9 PC와의 시리얼 통신 186
9.1 기본 지식 186
9.1.1 PC와의 시리얼 통신 포멧(TinyOS → PC) 186
9.1.2 PC와의 시리얼 통신 포맷(PC → TinyOS) 191
9.1.3 무선통신을 위한 message_t 포멧 192
9.2 Serial_Echo_Test 예제 193
9.2.1 Serial_Echo_TestC.nc 파일 193
9.2.2 Serial_Echo_TestM.nc 파일 194
9.2.3 Serial_Echo_PC_Program 프로그램 196
9.2.4 Serial_Echo_Test와 Serial_Echo_PC_Program 프로그램의 연동 198
9.3 Serial_Echo_Test 실습 199
9.3.1 실습 준비물 199
9.3.2 실습 시스템 구성 199
9.3.3 Serial_Echo_PC_Program 컴파일 방법 199
9.4 실습 결과 200

실습 10 기본 무선통신 프로토콜 201
10.1 기본 지식 201
10.1.1 ISO 참조 모델에서의 프로토콜 계층 201
10.1.2 MAC 프로토콜 203
10.1.3 무선 RF 칩과 기본 MAC 프로토콜 203
10.1.4 무선 RF 통신 컴포넌트 206
10.2 BasicMAC 예제 207
10.2.1 BasicMAC.nc 파일 207
10.2.2 BasicMACM.nc 파일 208
10.2.3 BMAC.h 파일 211
10.2.4 BasicMAC 예제에서 Unicast 211
10.3 BasicMAC 실습 212
10.3.1 실습 준비물 212
10.3.2 실습 시스템 구성 212
10.4 실습 결과 213

실습 11 에너지 효율성을 고려한 통신 214
11.1 기본 지식 214
11.1.1 무선통신에서의 주요 에너지 소모 요소들 215
11.1.2 패킷 충돌 문제 215
11.1.3 Overhearing 문제 216
11.1.4 컨트롤 패킷 오버헤드 217
11.1.5 Idle Listening 문제 217
11.1.6 TinyOS에서 Sleep 기법 구현 217
11.2 SleepMAC 예제 218
11.2.1 SleepMAC.nc 파일 219
11.2.2 SleepMACM.nc 파일 220
11.3 SleepMAC 실습 224
11.3.1 실습 준비물 224
11.3.2 실습 시스템 구성 224
11.4 실습 결과 225

실습 12 RF Power Control & Multichannel 226
12.1 기본 지식 226
12.1.1 Power Control 226
12.1.2 Multichannel 228
12.1.3 RSSI 228
12.2 MCH_PTRSSI 예제 229
12.2.1 MCH_PTRSSI.nc 파일 230
12.2.2 MCH_PTRSSIM.nc 파일 231
12.2.3 MCH_PTRSSIM.h 파일 236
12.3 MCH_PTRSSI 실습 237
12.3.1 실습 준비물 237
12.3.2 실습 시스템 구성 237
12.4 실습 결과 238

실습 13 무선 Ad-hoc Flooding 네트워크 실습 239
13.1 Flooding 프로토콜 개요 239
13.1.1 기본 지식 240
13.1.2 Flooding 프로토콜 관련 연구 및 응용 동향 242
13.2 Adhoc_Flooding 프로그램 243
13.2.1 Adhoc_APP.nc 파일 243
13.2.2 Adhoc_APPM.nc 파일 244
13.2.3 FloodingC.nc 파일 248
13.2.4 FloodingM.nc 파일 249
13.2.5 Adhoc_App.h 파일 254
13.2.6 Adhoc_Route.h 파일 254
13.3 Flooding 실습 255
13.3.1 실습 준비물 255
13.3.2 실습 시스템 구성 255
13.4 실습 결과 256

실습 14 무선 Ad-hoc Gossiping 네트워크 실습 257
14.1 기본 지식 257
14.2 Adhoc_Gossiping 프로그램 260
14.2.1 GossipingC.nc 파일 260
14.2.2 GossipingM.nc 파일 261
14.2.3 Adhoc_App.h와 Adhoc_Route.h 파일 266
14.3 Gossiping 실습 266
14.3.1 실습 준비물 266
14.3.2 실습 시스템 구성 266
14.4 실습 결과 267

실습 15 Tree 라우팅을 이용한 멀티 홉 268
15.1 기초 지식 268
15.1.1 Tree 라우팅 269
15.1.2 한백전자 모트에서의 Tree 라우팅 컴포넌트 270
15.2 Hanback_TestTree 예제 270
15.2.1 Hanback_TestTreeAppC.nc 파일 270
15.2.2 Hanback_TestTreeAppM.nc 파일 272
15.2.3 Hanback_TreeRouting.nc 파일 276
15.2.4 Hanback_TreeRoutingM.nc 파일 278
15.2.5 Hanback_TestTree.h 파일 288
15.2.6 Hanback_TreeRouting.h 파일 288
15.3 Hanback_TestTree 실습 289
15.3.1 실습 준비물 289
15.3.2 실습 시스템 구성 289
15.4 실습 결과 290

실습 16 RFID 실습 291
16.1 기초 지식 291
16.1.1 RFID 소개 291
16.1.2 RFID 네트워크 구성 292
16.2 testRFIDwithUSN 예제 294
16.2.1 testRFIDwithUSNC.nc 파일 295
16.2.2 testRFIDwithUSN.nc 파일 296
16.3 TestRFIDwithUSN 실습 301
16.3.1 실습 준비물 301
16.3.2 실습 시스템 구성 301
16.4 실습 결과 302

참고문헌
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