수중에서의 통신은 해수면과 해저면 등에 의한 신호의 반사에 의해 발생한 다중경로 현상으로 신호가 왜곡되어 원활한 통신이 어렵다. 이에 본 논문에서는 다중경로에 의해 발생한 오류를 정정하고자 수중 채널 전달함수를 이용한 정정기법을 제안하였으며, 시뮬레이션 결과 제안한 기법을 적용하였을 경우 적용하지 않았을 때 보다 더욱 우수한 성능을 보이는 것을 확인 할 수 있다.
중앙집중형 도로교통정보시스템은 실시간 교통정보를 수집하고, 사용자의 요청을 받아 경로탐색, 위치정보, 목적지탐색 등의 정보를 전달해주는 시스템이다. 이러한 시스템에서 서버는 매우 많은 클라이언트로부터 경로탐색 요청을 받게 되며, 이 요청을 서버에서 효율적으로 처리해야 하는 다중경로탐색 알고리즘이 필요하다. 본 연구에서는 다중경로탐색을 수행하기 위하여, 주기적으로 연산된 이웃노드의 최단경로탐색 결과를 이용하여 클라이언트의 경로탐색 수행시간을 감소시키는 휴리스틱(Heuristic) 알고리즘을 제시한다. 본 연구에서 제시하는 이웃노드 최단경로탐색 결과를 이용한 다중경로탐색 알고리즘은 많은 경우에 최단과 동일한 결과를 나타내며, 최단이 아닌 경우에도 최단경로 값과 오차가 크지 않으면서도 연산시간을 많이 줄일 수 있는 알고리즘이고, 도로교통과 같은 토폴로지(Topology) 형태에 효과적으로 적용되고, 계층을 이루는 형태의 모델에서도 효율적인 결과를 나타낸다. 이웃노드 최단경로탐색 결과를 이용한 다중경로탐색 알고리즘의 경로탐색시간은 다른 꼬리표설정 알고리즘과 꼬리표개선 알고리즘보다 50배 이상 빨랐으며, 경로탐색 결과가 최단이 아닌 경우 0.1%이하의 거리오차가 발생했다.
무선 Ad-Hoc 네트워크는 노드의 참여와 이탈이 자유롭고 토폴로지의 변화가 많아 악의적인 노드에 의해 데이터의 무결성 및 기밀성 문제와 같은 보안 위협에 노출되어 있다. 또한 악의적인 노드의 참여로 잘못된 라우팅 정보의 삽입을 통해 네트워크 분할이나 잘못된 정보전달 제공으로 노드의 통신장애를 유발할 수 있다. 그러나 현재 이와 같은 무선 Ad-Hoc 네트워크에서의 악의적인 노드를 발견하고 대응할 수 있는 연구가 부족하며, 기존의 악의적인 노드 탐지 기술들[11][12][13][14]은 정상적인 노드임에도 불구하고 거짓으로 신고했을 경우 인증절차 없이 경로를 재탐색하여 최적의 경로를 변경시킴으로서 정상적인 전송환경을 구축하지 못하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 다중경로 기반의 보안경로 탐색기술[8]을 이용해 보안경로에 존재하는 중간노드들 사이에서 악의적인 노드를 발견한고, 검증된 최단경로를 통해 데이터전송을 하는 기법을 제안하고자 한다. 제안한 기법을 적용함으로써 노드에 대한 신고가 있을 때 확인과정을 거쳐 불필요하게 경로를 재탐색하는 과정을 줄일 수 있다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제40권1호
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pp.45-49
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2016
수중에서의 음향 통신의 성능은 신호의 다중경로 전달과정에 의해 발생하는 지역 확산 현상으로 인하여 인접 심볼간 간섭의 영향을 받는다. 이러한 다중경로의 영향으로 신호는 왜곡되고 원활한 수신을 방해하게 된다. 이러한 다중경로 환경에서 본 논문에서는 수신 신호의 성능을 향상시키고자 수중통신에 적합한 반복부호를 설정하였다. 적용 가능한 반복부호로는 터보 부호와 BCJR 기반의 컨볼루션 부호가 있으며, 동일한 부호화율 및 비슷한 부호어 길이에서 터보부호의 성능을 비교 분석하였다. 본 논문에서는 경북 문경시 경천호에서의 실제 수중 실험을 통하여 두 가지 방식의 성능을 분석하였다. 송수신 거리가 400m 그리고 데이터 속도를 1Kbps에서 측정된 실제 데이터를 이용하였다. 실험 결과 컨볼루션 부호 기반의 BCJR 복호기는 81%의 성공률, 터보 부호 기반의 터보 등화기는 93%의 성공률을 나타내는 것으로 보아 터보 부호 기반의 터보 등화기가 성능이 약간 우수함을 알 수 있다.
본 논문에서는 다중 직교 특성을 갖는 FH-MFSK(Frequency-Hopped Multiple Frequency Shift Keying) 방식의 수중음향통신을 제안한다. 일반적으로 FSK(Frequency Shift Keying) 방식은 처리 과정이 단순하지만 다중 경로 전달로 인해 발생하는 인접 심볼간 간섭에 취약하다. 본 논문에서는 전송하고자 하는 심볼 수와 동일한 서로 직교 성질을 갖는 코드들을 생성한다. 이 코드 값들은 각각 다수의 주파수들에 대응된다. 이러한 다중 직교 코드를 생성하기 위해 m-sequence를 이용하였다. 실험을 통해 제안된 방법의 성능을 기존의 MFSK 방식과 비교하였다. 100 bps 전송율에서 제안한 방법은 기존의 방법보다 오차율이 6 ~ 10 % 낮게 나타났다.
수중에서의 통신은 해수면과 해저면 등에 의한 신호의 반사에 의해 발생한 다중경로 현상으로 신호가 왜곡되어 원활한 통신이 어렵다. 이에 본 논문에서는 다중경로에 의해 발생한 오류를 정정하고자 수중채널 전달함수를 이용한 정정기법을 제안하였으며, 본 논문에서 제안하는 기법에 의해 정정하지 못한 오류를 정정하고자 LDPC 부호와 연접부호를 적용하여 그 성능을 확인하고 수중통신에 적용하고자 하였다. 또한 추정된 수중 채널 전달함수의 시간 지연 오차와 진폭 오차에 대한 성능 분석을 하였다. 시뮬레이션 결과 제안한 기법을 적용하였을 경우 적용하지 않았을 때 보다 더욱 우수한 성능을 보이는 것을 확인 할 수 있으며, 채널 부호로 LDPC 부호를 사용한 경우에는 정정기법을 사용하였을 때 12 dB의 성능이 개선됨을 알 수 있다. 또한 추정된 수중 채널 전달함수의 시간 지연 오차는 성능에 큰 영향을 미치며, 진폭 오차에 대해서는 1 dB의 성능 열화가 나타남을 확인하였다.
본 논문에서는 수조에서 실험을 통해 획득한 데이터를 이용하여 MIMO (Multi-Input Multi-Output) 수중음향통신의 성능을 분석하였다. 이를 위하여 먼저 여러 송수신 위치에서 채널 전달 특성을 측정하였다. 송신신호는 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)로 변조하였으며, 수신신호는 Zero Forcing 등화기 등을 포함하는 검출기를 거쳐 복원되었다. 실험이 이루어진 수조 환경이 물리적으로 폐쇄된 매우 심한 다중 경로 전달 환경이어서 최대 30~40 ms의 지연 현상이 나타났다. 실험 결과 송신 및 수신 센서가 각각 두 개인 $2{\times}2$ MIMO 시스템을 사용하였을 때 채널 특성으로 인해 비트 오차율이 비교적 크게 나타났지만 SISO (Single-Input Single-Output) 시스템에 비해 약 15% 정도 향상된 성능을 갖는 것을 확인하였다.
최근 다중-홉 릴레이 전송 방식은 전력 소모를 줄이면서 통신 가능 영역을 넓힐 수 있는 장점으로 큰 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 홉마다 증폭-후-전달 릴레이가 다수 존재하는 다중 홉 통신시스템에서 최적 경로를 선택할 때 얻을 수 있는 성능 한계를 유도한다. 특히, 홉마다 분포가 다른 일반화된 나카가미 페이딩 채널에서의 성능 한계를 제공하도록 경로를 구성하는 링크 신호대잡음비의 기하 평균 상한을 적용하고 그에 대한 적률생성함수를 얻었다. 그 결과 페이딩 특성이 적을수록 제안한 기하 평균 상한 기법이 실제 성능에 더욱 근접함을 볼 수 있다.
수중에서의 무선통신 채널환경은 수심이나 염분 등에 의해 전달 속도가 다르며 해면이나 해저에 의해 다중 경로의 영향을 받는다. 본 논문에서는 이러한 다중 경로를 갖는 채널에서의 전송율을 높이기 위해 MIMO(Multi-Input-Multi-Output) 시스템에서의 부호화 기법과 등화기가 결합하여 동작하는 터보 등화기를 갖는 시스템을 사용하였다. 또한 다중경로로 인한 위상 오차 추정은 decision directed 방식의 효율적인 방안을 제시하고 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과 본 논문에서는 제안한 방식을 통해 위상 오차에 대한 영향을 최소화 할 수 있었다.
파장경로주가 통신망은 근원지에서 목적지까지 정보가 빛의 형태로 전달되는 전광 통신망이다. 정보는 빛의 길을 통해 전달되어 지는데 이는 광 채널들을 교환 연결방식을 이용하여 연결함으로써 만들어진다. 링크간의 연결이 복수개의 광섬유로 이루어진 파장 경로주기 통신망에서는 광섬유간의 교환능력을 통해 더욱 효율적으로 채널들을 이용할 수 있다. 이논문에서는 주어진 연결 요구들을 충족시키는 오프라인 채널 지정문제를 통하여 링이나 트리 구조를 갖는 통신망에서 광섬유간의 교환 능력이 미치는 영향을 조사해 보았다. 주어진 연결 요구들은 하나의 변수인 부하로 나타내 진다. 링의 형태를 갖는 통신망에서 부하를 교환기의 크기에 대한 함수로 나타냄으로써 교환기의 크기가 미치는 영향을 수량화했고 트리의 형태를 가는 통신망에서는 일반적으로 부하가 L일 때 하나의 링크에 L개의 채널을 사용하여 채널 지정을 얻기에는 광섬유간의 교환이 충분하지 않다는 반증을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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