Design and Implementation of LED Streetlight System for Remote Control and Wi-Fi Service

The demand of remote control and monitoring for efficiency and applications of LED streetlight is increasing continuously because the demand of LED streetlight was increase last few years. Existing street light remote control system is wired using a power line network. The wireless connection exists, but due to its low data transmission rate, it cannot support specialized applications. It can only support simple control and monitoring. In this paper, we propose a system that uses a IEEE 802.11s wireless mesh network based on WLAN, as a backbone network for remote control and monitoring of the LED street lights along with other specialized applications. Using the wireless mesh network for remote control and monitoring the LED street lights, the same can be used to act like a public Wi-Fi access point. We have designed Wi-Fi integrated LED streetlight controller and implemented our system. We evaluated the performance of our system on a real test bed. Our proposed system is expected to perform the role of a U-city infrastructure by utilizing the wireless mesh network. 논문 15-40-01-31 The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences '15-01 Vol.40 No.01 http://dx.doi. org/10.7840/kics.2015. 40.1. 233 233 ※ 본 연구는 미래창조과학부 및 정보통신산업진흥원의 글로벌 IT 인재활용 지원사업의 연구결과로 수행되었음 (NIPA-2014-H0904-141005) First Author : Kumoh National Institute of Technology IT Convergence Engineering, sanghoon@kumoh.ac. kr, 학생회원 ° Corresponding Author : Kumoh National Institute of Technology Electronic Engineering professor, wdragon@kumoh.ac. kr, 정회원 논문번호:KICS2014-10-442, Received October 31, 2014; Revised January 8, 2015; Accepted January 8, 2015 The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences '15-01 Vol.40 No.01 234 그림 1. 원격제어 및 Wi-Fi 서비스가 가능한 LED 가로등 시스템 개요 Fig. 1. Summary of LED streetlight system that supports remote control and Wi-Fi service I. 서 론 최근 에너지 절감 관점에서 LED 가로등의 보급이 지속적으로 증가하고 있다. 또한 원격으로 LED 가로 등의 상태를 모니터링하고 제어함으로써 에너지 효율 성을 극대화하기 위한 다양한 연구 및 개발이 이루어 져왔다 . 기존의 LED 가로등 원격 제어 시스템의 대 부분은 전력선과 같은 유선방식을 활용하여 관제실과 연결하는 방식이었다 . 이러한 유선 방식의 경우 LED 가로등의 전체 설계에 따라 호환성 문제로 인하 여 모니터링, 제어 및 유지 관리에 한계가 있다. 또한 ZigBee 또는 기타 RF 기술을 이용한 무선 연결 방식 이 존재하나 [4,5] 이 경우 전송 속도의 제약으로 인해 LED 가로등 단순 제어 및 모니터링 이외의 다른 기 능 지원이 어렵다. 최근에는 LED 가로등의 경우에도 조도센서, 인체 감지센서, IT기술 등을 활용하여 단순한 절전만이 아 닌 방범 효과를 추가하는 등 스마트 조명으로 변모하 고 있다. 따라서 향후 LED 가로등은 단순한 조명의 역할 뿐만 아니라 다양한 융/복합 서비스를 가능하게 하는 차세대 조명으로써 새로운 부가가치의 창출이 가능할 것으로 판단된다 . 이러한 다양한 융/복합 서비스를 제공하기 위해서 는 기존의 전력선 또는 저속 무선 통신망을 통해서 제 공되는 대역폭만으로는 한계가 있다. 이러한 문제점들 을 해결 하고자 본 논문에서는 무선 메쉬 네트워크를 LED 가로등의 원격 제어 및 모니터링으로 사용하는 LED 가로등 원격 제어 시스템을 제안한다. 무선 메쉬 네트워크 기술을 이용함으로써 에너지 절감형 LED 가로등 시스템의 구축이 가능할 것이고 U-city의 인프 라로서 활용함과 동시에 기존 통신망보다 충분한 대 역폭을 제공함으로써 다양한 무선 서비스를 제공할 수 있는 솔루션을 확보할 수 있다. 또한 기존의 3G/4G 시스템 및 Wi-Fi와의 연동을 통해 스마트폰 앱을 이용한 관리자 원격 모니터링 및 원격 제어 솔루 션의 확보가 가능하다. LED 가로등을 위한 부가서비스 의 예로 본 논문에서는 각각의 LED 가로등이 무선 메 쉬 네트워크를 백본으로 사용한 공공 Wi-Fi 액세스 포 인트의 역할을 수행할 수 있도록 하는 것을 제안한다. 다음 장에서는 무선 메쉬 네트워크에 대해 설명하 고, 3장에서는 무선 메쉬 네트워크 및 Wi-Fi 통합형 LED 가로등 컨트롤러 구현과 원격 제어와 모니터링 을 위한 GUI 기반 관리 솔루션과 스마트폰 앱 구현을 설명한다. 4장에서는 무선 메쉬 네트워크 Test Bed의 구성과 성능평가에 대해 다룰 것이다. 5장에서는 결론 으로 끝을 맺는다.