[논문 리뷰] Implementation of Sensor Network using Efficient CAN Interface

Yeshwant Deodhe, Swapnil Jain외 1명|arXiv (Cornell University)|2014. 04. 26.

Bluetooth and Wireless Communication Technologies참고 문헌 4인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 산업 파ameters인 온도, 압력, 속도, 토크와 같은 실시간 모니터링을 위한 효율적인 센서 네트워크 아키텍처를 제안한다. Controller Area Network (CAN)의 높은 신뢰성, 낮은 지연 및 20 kbit/s에서 1 Mbit/s의 속도로 안정적인 통신을 활용하여, 분산된 센서 노드가 산업 환경에서 신뢰성 있게 데이터를 교환할 수 있도록 한다. 이는 CAN이 확장성 있고 비용 효율적인 센서 네트워크에 적합함을 보여주며, 강력한 실시간 성능을 제공한다.

ABSTRACT

Sensors monitored by centralized system, that may be used for controlling and monitoring industrial parameters (Temp, Pressure, Speed, Torque) by using CAN interface. In this paper we presents a comprehensive overview of controller area networks, their architecture, protocol, and standards. Also, this paper gives an overview of CAN applications, in both the industrial and nonindustrial fields. Due to CAN reliability, efficiency and robustness, we also propose the extension of CAN applications to sensor network. In this paper, a framework of sensor network for monitoring industrial parameters is explained where sensors are physically distributed and CAN is used to exchange system information. CAN (Controller Area Network) is a high integrity serial bus protocol that is designed to operate at high speeds ranging from 20kbit/s to 1Mbit/s which provide an efficient, reliable and very economical link

연구 동기 및 목표

• CAN을 통신 백본으로 사용하여 확장성 있고 비용 효율적인 산업 파am터 모니터링을 위한 센서 네트워크를 설계하기.
• 전통적인 자동차 응용 분야를 초월하여 분산 센서 네트워크에 대한 CAN의 적합성을 평가하기.
• CAN의 고강도 직렬 프로토콜을 산업 센서 시스템에서 실시간으로 안정적으로 데이터를 교환하는 데 활용할 수 있음을 입증하기.
• 구조화된 프레임워크를 통해 CAN 응용을 더 넓은 산업 및 비산업 모니터링 시나리오로 확장하기.

제안 방법

• 저자는 산업 환경 전역에 물리적으로 분산된 다수의 센서를 사용하는 중심집중식 모니터링 시스템을 구현한다.
• CAN 프로토콜을 통신 백본으로 사용하여 센서와 중앙 제어기 간에 20 kbit/s에서 1 Mbit/s의 속도로 데이터 교환을 가능하게 한다.
• 시스템은 CAN의 내장된 오류 검출 및 고장 격리 메커니즘을 활용하여 높은 무결성과 신뢰성을 확보한다.
• 프레임워크는 온도, 압력, 속도, 토크와 같은 동적 파am터의 실시간 모니터링을 지원하도록 설계된다.
• 센서 노드, CAN 트랜시iever, 그리고 데이터 집계 및 제어를 위한 중앙 제어기를 통합한 계층적 아키텍처를 제안한다.
• 하드웨어 비용을 최소화하면서도 내구성과 실시간 반응성을 유지하는 데 초점을 맞춘다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CAN이 분산 산업 센서 네트워크의 통신 백본으로 효과적으로 사용될 수 있는가?
• RQ2 CAN의 신뢰성과 효율성이 중요한 산업 파am터의 실시간 모니터링을 어떻게 지원하는가?
• RQ3 센서 네트워크 구현에서 CAN의 핵심 아키텍처적 및 프로토콜 수준의 이점은 무엇인가?
• RQ4 CAN은 자동차 응용 분야를 초월하여 더 넓은 산업 모니터링 시스템에 얼마나 확장될 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 CAN 기반 센서 네트워크는 최대 1 Mbit/s의 데이터 전송 속도로 분산 센서 간에 신뢰성 있고 실시간 통신을 가능하게 한다.
• CAN의 내재된 오류 검출 및 고장 내성 메커니즘이 산업 환경에서 시스템의 내구성을 크게 향상시킨다.
• 프레임워크는 온도, 압력, 속도, 토크와 같은 다수의 산업 파am터를 낮은 지연으로 효율적으로 모니터링할 수 있다.
• CAN의 사용은 산업 응용 분야에서 고무결성과 확장성을 유지하면서도 시스템 비용을 절감한다.