무선 센서 네트워크
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- Wireless Sensor Network; WSN
- 센서와 무선 통신 기능을 가진 작은 노드를 넓은 공간에 배치해, 각 노드가 측정한 데이터를 무선으로 중계해 싱크 노드로 모으는 네트워크
국내에서는 유비쿼터스 센서 네트워크(USN, Ubiquitous Sensor Network)라는 이름으로도 많이 불렸다. IoT의 바탕이 되는 기술이다.
| 구성 요소 | 역할 |
|---|---|
| 센서 노드(Sensor Node) | 온도·습도·진동·조도 같은 주변 환경을 측정하고, 그 결과를 이웃 노드나 싱크로 보낸다. 다른 노드의 데이터를 넘겨주는 중계도 한다 |
| 싱크 노드(Sink Node) | 센서 노드들이 측정한 데이터를 모으는 노드. 기지국(Base Station)이라고도 부른다. 모은 데이터를 게이트웨이를 거쳐 외부 네트워크로 넘긴다 |
| 게이트웨이 | 센서 네트워크를 인터넷 같은 외부 망과 이어 주고, 서로 다른 프로토콜을 변환한다 |
| 관리 서버·응용 | 모인 데이터를 저장·분석해 서비스에 쓴다 |
센서 노드 하나는 센서 + 프로세서(MCU) + 무선 송수신기 + 전원으로 이루어진다. 전원은 대개 전지이고, 교체가 어려운 곳에서는 에너지 하베스팅을 쓰기도 한다.
- 액추에이터(Actuator, 구동기) — 받은 명령에 따라 밸브를 열거나 모터를 돌리는 등 물리적인 동작을 하는 장치다. 데이터를 모으는 쪽이 아니라 결과를 실행하는 쪽이다
- RFID — 전파로 태그의 ID 를 읽는 식별 기술이다. 네트워크 안의 노드 역할 이름이 아니다
- 액세스 포인트(AP) — 무선 LAN 단말을 유선망에 연결해 주는 장치다. 센서 데이터를 모으는 싱크와는 역할이 다르다
- 자원 제약 — 노드의 전원·연산 능력·메모리·통신 거리가 작다. 설계의 첫 목표가 저전력이다
- 멀티홉 전송 — 노드가 싱크까지 직접 닿지 않으므로 이웃 노드를 차례로 거쳐 전달한다
- 자가 구성 — 기반 설비 없이 노드들이 스스로 망을 꾸린다. 애드혹 네트워크의 한 형태다
- 대규모·고밀도 — 많은 수의 노드를 촘촘히 뿌려 두어 일부가 고장 나도 망이 유지된다
- 데이터 중심 — 특정 노드의 주소보다 "이 구역의 온도"처럼 데이터 자체를 기준으로 요청·전달한다
- 중간 노드에서 데이터를 합치거나 걸러(데이터 병합) 전송량과 전력 소모를 줄인다
- 평면형 — 모든 노드가 같은 역할을 하며 이웃끼리 중계한다
- 계층형(클러스터형) — 노드를 무리로 묶고, 각 무리의 클러스터 헤드가 구성원의 데이터를 모아 싱크로 보낸다. 대표적인 방식이 LEACH 이다
- 싱크를 중심으로 한 스타형·트리형·메시형 네트워크 토폴로지가 쓰인다
- 환경 감시 — 산불, 대기 오염, 수질, 하천 수위
- 시설물 감시 — 교량·건물의 진동과 변형
- 농업 — 토양 수분·온도 측정
- 의료 — 몸에 붙이는 센서로 생체 신호 측정(WBAN)
- 국방 — 전장 감시
노드가 사람 손이 닿는 곳에 흩어져 있고 자원이 적어서, 노드 탈취·위조 노드 삽입·중계 방해에 약하다. 무거운 암호를 쓰기 어려워 경량 암호 알고리즘이 쓰인다.