1. 서 론
2.2. 무선 통신
무선 통신이란 유선을 통하지 않고 전파를 통해 정보를 전달하는 방식을 의미한다. 최근 Smart Construction이 이슈로 떠오르며 Wireless 기술이 주목 받고 있고 특히 원격지에서 장비의 데이터를 읽어오는 원격 계측 기술에 있어 무선으로 데이터를 송⋅수신하는 기술에 대 한 많은 고려가 필요하다.
본 논문에서 사용하는 상용 MCU에 적용 가능한 무선 통신의 종류는 Wi-Fi , RF(Radio Frequency), Bluetooth, NFC 크게 4가지가 있으며 본 논문에서는 Wi-Fi, RF 통신을 적용한 다. 또한 원격지에서 장비의 제어, 데이터 저장을 위해 인터넷 데이터베이스를 구축하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 Oracle사의 DBMS(DataBase Management System)인 MySQL을 이용하여 인터넷 데이터베이스를 구축하고 관리한다.
2.2.1. Wi-Fi
Ethernet이 유선으로 인터넷에 연결하기 위한 대표적인 방법이라면 Wi-Fi는 무선으로 인터 넷에 연결하기 위한 대표적인 방법이며 개념도는 Fig 2-10과 같다. Wi-Fi는 Ethernet과 물 리적인 연결의 차이점을 제외하면 거의 동일하다 할 수 있다.
Wi-Fi는 인터넷으로 데이터를 전달하는 기능을 하는 AP(Access Point)와 무선기기 사이의 통신을 나타내는 용어로 흔히 사용되며 Bluetooth, XBee 통신과 마찬가지로 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역 중 2.4GHz 대역을 사용한다. 최근 Wi-Fi, Bluetooth를 사용하는 무선기기의 증가로 인해 무선기기들 사이의 간섭이 증가함에 따라 ISM 대역 중 사용 빈도가 낮은 5GHz 대역을 사용하는 장치가 증가하고 있지만 5GHz는 2.4GHz에 비해 직진성이 강해 장애물에 대한 회피가 어려우므로 두 대역을 동시에 사용하는 것이 일반적이다.
Fig. 2-10 Wi-Fi 구성도
2.2.2. RF(Radio Frequency)
RF(Radio Frequency) 통신은 전파를 이용한 정보 송수신의 총칭이며, 무선 통신에 이용되 는 주파수는 수백kHz ~ 수십 GHz의 범위이며 통신 종류나 목적에 따라 주파수가 할당된다.
본 논문에 데이터 수집 장치를 구성함에 있어 RF 통신의 한 종류인 ZigBee 통신을 사용한 다.
ZigBee는 근거리 저전력의 무선 통신을 위한 프로토콜을 의미하며 Bluetooth, Wi-Fi와 마 찬가지로 ISM 대역 중 2.4GHz 대역을 사용한다. ZigBee의 통신 속도는 약 250Kbit/s의 속 도로 데이터 전송이 가능하다.
ZigBee 프로토콜은 간단하고 저렴한 무선 네트워크를 구성하기 용이하며 주기적으로 적은 양의 데이터를 수집하는 센서 네트워크 구성에 흔히 사용된다. ZigBee는 저속 개인용 근거 리 무선 네트워크 표준인 IEE 802.15.4를 바탕으로 하며 P2P 네트워크뿐만이 아닌 Cluster 나 Mesh 네트워크도 지원한다. 즉, ZigBee 프로토콜은 IEEE 802.15.4를 바탕으로 다양한 네트워크를 지원하여 활용성이 높다고 할 수 있다. ZigBee 프로토콜의 다양한 개념도는 Fig.
2-11과 같다. 기본적으로 통신을 관장하는 Coordinate와 End point로 이루어져 있으며 네 트워크 확장을 위해 Router가 추가되어 Router의 연결 방법에 따라 다양한 형태의 네트워 크를 구성할 수 있음을 알 수 있다.
Fig. 2-11 XBee Network 구성도
2.2.3. DataBase Management System
DataBase란 간단히 정의하면 ‘대용량의 데이터 집합을 체계적으로 구성해 놓은 것’이라 할 수 있다. 그리고 DBMS(DataBase Management System)은 이런 DataBase를 관리해주는 시스템 및 소프트웨어를 의미한다.
또한 DataBase는 여러 명의 사용자나 응용 프로그램이 공유하고 동시에 접근이 가능해야 한다. 그러므로 Microsoft사의 프로그램인 Excel과 DBMS는 비슷하게 보일 수 있으나 절대 적으로 다르다 할 수 있다. 본 논문에서는 Python과 Oracle사의 Tool인 MySQL을 사용하 여 Internet DataBase를 구축하고 관리하며 일반적인 DataBase/DBMS/사용자/응용프로그 램의 관계도는 Fig 2-12와 같다.
Fig. 2-12 DataBase / DBMS / Client / Program 관계도
컴퓨터 파일에 기록하고 저장하는 시스템인 파일시스템의 단점을 보완하고 대량의 데이터를 보다 효율적으로 관리하고 운영하기 위해 DBMS를 사용한다. DBMS에 데이터를 구축하고 관 리하고 활용하기 위해 사용되는 언어가 SQL(Structured Query Languqge)이다. SQL을 사 용하여 DBMS를 통해 정보를 입력하고 관리하고 추출할 수 있게 된다.
DBMS의 유형은 크게 계층형(Hierarchical), 망형(Network), 관계형(Relational) 객체지향 형(Object-Oriented), 객체 관계형(Object-Relational) 등으로 분류할 수 있다.
계층형 DBMS는 가장 처음으로 나온 DBMS구조이며 각 계층은 트리형태이며 1:N 관계를 갖 는다. 계층형 DBMS는 데이터베이스를 처음 구축한 이후 구조 변경이 까다롭다는 점, 주어진
상태에서의 검색은 빠르지만 접근의 유연성이 부족해 임의의 검색이 어렵다는 단점이 존재한 다. 계층형 DBMS를 도식화한 모습은 Fig. 2-13과 같다.
Fig. 2-13 Configuration of Hierarchical DBMS
망형 DBMS는 계층형 DBMS의 문제점을 개선하기 위해 고안되었으며 1:1, 1:N, N:M 관계 가 지원되어 효과적이고 빠른 데이터 추출이 가능하다. 망형 DBMS를 도식화한 모습은 Fig.
2-14와 같다.
Fig. 2-14 Configuration of Network DBMS
관계형 DBMS에서는 모든 데이터가 테이블에 저장된다. 따라서 테이블이라는 구조가 RDBMS (Relational DBMS)의 가장 기본적이고 중요한 요소이다. RDBMS에서 테이블은 데 이터를 효율적으로 저장하기 위한 구조이며 도식화한 모습은 Fig. 2-15와 같다. 데이터를 하 나의 테이블이 아닌 여러 개의 테이블에 나눠서 저장하면 공간을 효율적으로 사용할 수 있어 데이터 저장의 효율성을 증가시킬 수 있다. RDBMS의 장점은 다른 DBMS에 비해 쉽게 변화 에 순응할 수 있는 구조로 유지보수 측면에서 편리하다는 것이다. 또한 대용량 데이터를 잘
관리하고 데이터의 무결성을 보장하므로 데이터에 동시에 접근하는 응용 프로그램을 사용할 경우 RDBMS를 사용하는 것이 적절하다고 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 장비의 데이터 를 추출해 대용량으로 관리해야 하므로 RDBMS를 사용하여 DataBase를 관리한다.