[헬로티]
Dust Networks의 무선 메쉬 네트워크 솔루션을 사용함으로써 Streetline Networks는 도심지 유료 주차 공간의 실시간 정보(점유하고 있는지, 비어 있는지, 시간이 초과되었는지 등)를 신뢰할 수 있게 수집하고 이 데이터를 사용해서 교통 혼잡을 줄일 수 있게 됐다. 도심지 거리의 혹독하고 예측하기 어려운 환경에서도 Dust Networks의 극저전력 센서 노드를 사용함으로써 다년간 유지보수를 필요로 하지 않고 작동할 수 있다.
Streetline은 혹독하고도 역동적인 거리 환경에서도 견고하게 동작할 수 있는 무선 네트워킹 솔루션이 필요했다. 대규모이면서 고밀도로 구축할 수 있고 배터리를 교체할 필요없이 다년간 동작할 수 있는 솔루션이어야 했다.
Dust Networks의 SmartMesh 제품은 극저전력 802.15.4 노드와 첨단 네트워크 매니저로 이루어진 솔루션으로서, 자동 망 구성(auto forming)과 자가 치유(self-healing) 기능이 있는 지능적인 메쉬 네트워크를 구축할 수 있으며 2개 AA 배터리를 사용해서 다년간 동작할 수 있다. SmartMesh는 Streetline이 필요로 하는 견고하면서 신뢰할 수 있는 무선 메쉬 네트워크를 제공한다.
과제: 도시 교통량의 30%는 운전자들이 주차할 공간을 찾느라고 발생된다고 한다. 로스앤젤레스의 한 지역을 대상으로 교통량을 측정한 조사에서 연구원들은 운전자들이 주차 공간을 찾느라고 95만 마일 이상을 운전하고, 730톤의 이산화탄소를 배출하고, 47,000갤론의 석유를 소모한다는 것을 알아냈다.
이렇게 시간을 낭비하고, 교통 혼잡을 일으키고, 사람들 사이에 짜증을 일으키고, 오염을 유발하면서도 비어있는 주차 공간을 찾아낸다는 것이 결코 쉽지가 않고 행운이 따라주어야 하는 문제다. 도심지 주차 행정 역시 비효율적이고 집중적인 인력을 필요로 한다. 주차 위반자들을 일일이 찾아낸다는 것이 쉬운 일이 아니다.
이 문제에 대한 해결책은 개별 주차 공간들에 대해서 실시간으로 데이터를 수집하는 것이다. 하지만 간단치만은 않다. 전력 공급과 통신을 위해서 모든 주차 공간을 어떻게든 연결해야 하는 것은 당연하고, 그러기 위해서 잦은 배터리 교체를 해야 할 수 있다. 그러므로 솔루션을 무선으로 하고 배터리로 다년간 동작할 수 있으면 바람직할 것이다. 또한 도심지 거리는 무선 전송을 하기에 결코 우호적인 환경이 아니다. 자동차, 트럭, 버스 같은 것들이 계속적이고 역동적으로 장애물이 됨으로써 무선 신호를 방해하고, 반사하고, 감쇠시킨다.
그러므로 복원성과 신뢰성이 극히 우수한 솔루션이어야 한다. 또한 구축하기가 쉽고, 확장하기가 용이하고, 간편하게 구성할 수 있어야 한다. 그러면 전문적인 기술자가 없어도 된다.
솔루션: Streetline Networks는 99.999% 이상의 높은 데이터 신뢰도, 긴 배터리 수명, 사용 용이성과 같은 장점을 높이 평가해 Dust Networks의 SmartMesh 무선 메쉬 네트워크를 채택했다.
▲ 그림 1. 거리 모니터링 애플리케이션의 과제 -지상에 설치된 센서는 자동차가 그 위에 주차하더라도 안정적으로 동작해야 하며, 수년간 동작할 수 있도록 배터리 수명이 길어야 한다.
이들 통신 시스템은 Dust Networks가 개발한 TSCH (Time Synchronized Channel Hopping) 링크 레이어 기술을 이용해 통신하는 Dust Networks의 무선 노드 및 네트워크 매니저들로 구성돼 있다.
▲ 그림 2. Smar tMesh 무선 네트워크는 무선 노드 및 네트워크 매니저로 구성되어 있으며, 99.999% 이상의 데이터 신뢰도와 수년간 동작이 가능한 긴 배터리 수명이 특징이다.
TSCH 네트워크에서, 네트워크 상의 모든 노드는 수 마이크로초 내에 동기화된다. 네트워크 통신은 타임 슬롯으로 구성돼 SmartMesh 디바이스가 예정된 통신들 중간에 초저전력의 슬립모드로 들어갈 수 있도록 해준다. 무선 노드는 송신 또는 수신이 예정된 타임 슬롯에서만 동작하며, 일반적으로 1% 미만의 듀티 사이클을 가진다. 듀티 사이클이 이렇게 낮기 때문에 SmartMesh 네트워크 노드는 AA 배터리 2개로 수년간 동작이 가능하며, 노드들을 연결하는 것 역시 마찬가지다.
▲ 그림 3. 경로 및 주파수 다양화 – ‘초록색’ 화살표에서 통신이 실패하면, 노드 D는 다른 채널을 이용해 ‘보라색’ 화살표에서 재전송을 시도할 수 있다.
SmartMesh Intelligent Network Manager는 RF 채널을 자동으로 타임 슬롯에 할당하기 때문에, 주파수 다양화를 위해 모든 송신기-수신기 쌍에서 채널호핑(channel-hopping)이 가능하다.
뿐만 아니라 모든 디바이스는 1개 이상의 예비 경로를 가지고 있어 간섭, 물리적 방해 또는 다중경로 페이딩에 의한 통신 중단을 극복할 수 있다. 만약 한 경로에서 패킷 전송이 실패하면, 다른 경로 및 RF 채널에서 다음 재전송이 이루어진다. 경로 및 주파수 다양화의 이러한 조합은 통신 신뢰성을 높이는 데 있어 매우 중요한데, 지상에 설치되는 센싱 노드가 있을 때 특히 그렇다.
지속적인 동작을 위해 SmartMesh 네트워크는 주기적으로 자동 현장 조사를 실시함으로써 네트워크의 각 노드로부터 성능과 관련된 데이터를 수집한다. Network Manager는 이러한 정보를 이용해 네트워크에서 경로를 지속적으로 최적화한다. RF 환경이 변화하면 메쉬 경로는 항상 자동으로 조절되어 통신 문제가 발생하기 전에 미리 해결할 수 있도록 해준다. 이 네트워크는 자가구축형(self-forming)으로, 노드를 생성하며 특별히 숙련된 기술자를 필요로 하지 않는 것이 특징이다. 모든 네트워크 구성과 관리는 Network Manger를 이용해 원격으로 처리가 가능하다.
Streetline의 스마트 주차 솔루션은 표면형 및 내장형 센서로 Dust Networks의 SmartMesh 제품을 통합하고 있다. 이들 센서는 개별 주차 공간에서 데이터 수집을 관리하기 위해 필요로 하는 일련의 센싱 장치와 로직을 포함하고 있다. SmartMesh의 검증된 뛰어난 RF 복원성을 활용함으로써 거리의 데이터를 실시간으로 웹 기반의 주차 관리 애플리케이션 스위트로 신뢰할 수 있게 전송할 수 있다. 이들 애플리케이션을 사용해서 운전자들에게 비어 있는 주차 공간을 알려주거나 주차 시간이 초과되려고 할 때 문자로 알려주는 것과 같은 일을 할 수 있다.
성과: 뉴욕시, 로스앤젤레스, 컬버 시티(CA), 포트워스, 애쉬빌(NC), 워싱턴(D.C.) 메트로폴리탄 교통국, 뉴브런즈윅 주차국(NBPA)을 비롯해서 갈수록 더 많은 도시에서 Streetline Networks의 시스템을 도입하고 있다.
NBPA의 행정 국장인 Mitchell Karon은 “NJ, NY, PN 도시들을 연결하는 주요한 교통 허브로서 우리 도시는 관광객들, 통근자들, 주민들을 위해서 삶을 더 편리하게 하고 그러면서 또 탄소 발생을 줄일 수 있는 방안을 끊임없이 모색하고 있다. Streetline의 스마트 주파 플랫폼을 도입함으로써 이 두 가지 목표, 아니 그 이상의 것을 이룰 수 있게 됐다”고 말했다.
Dust Networks와 Streetline Networks가 손을 잡고서 교통 혼잡을 줄이고, 도시를 더 청정하게 하고, 시민들을 더 행복하게 하고, 귀중한 도시 자원을 더 효율적으로 활용하도록 기여하고 있다.
로스 유(Ross Yu) _ 리니어 테크놀로지
