ZigBee는 저전력 저속 근거리 무선 통신 프로토콜로서 센서 네트워크에 많은 적용이 되는 프로토콜이다. ZigBee가 PAN을 구성하는 방법은 Beacon Enabled PAN과 Non Beacon Enabled PAN의 두 가지가 존재 한다. Non Beacon Enabled PAN에서 데이터 전송방식은 End-Device가 원하는 시점에 Active 상태에 진입하여 데이터를 보내는 방법으로 저전력을 지원한다. 그러므로 Router는 End-Device가 데이터를 보내는 시간을 정확히 알 수 없게된다. 이런 문제를 해결하기 위해서 Router는 항상 Active 상태로 존재해야 한다. 이로 인해 Non Beacon Enabled PAN을 사용하는 센서 네트워크에서 Router는 별도의 상시 전원을 공급 받아야한다. 그러나 Non Beacon Enabled PAN의 ZigBee Router가 건전지와 같은 한정적인 전력 공급원을 가지게 되는 상황에서는 안정적인 네트워크 구축이 불가능하게 된다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해서 PAN Time을 통한 네트워크 동기화를 사용한 저전력 알고리즘을 제안한다. End-Device는 PAN Time을 사용하여 PAN의 동기화를 수행하며, PAN Time을 통해 Router의 저전력 진입을 지원한다.
IEEE 802.15.4는 저전력 무선 개인 네트워크 기술의 표준으로서 USN(ubiquitous sensor network)의 핵심 무선 통신 기술로 각광을 받고 있다. 그러나 IEEE 802.15.4는 제한된 RF 전송범위와 스타 토폴로지를 기반으로 하는 통신 기법만을 제공하고 있으며, 인접한 PAN 간(inter-PAN)의 통신 기술은 정의되어 있지 않다. 이러한 기술상의 제약으로 IEEE 802.15.4는 통신 영역이 매우 제한적이며, 이에 따라 통신시 음영지역이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 현재까지 통신영역 확장을 위한 주요 기술적 사항인 효율적인 토폴로지 형성방법, 주소할당 및 라우팅 방법, 인접 네트워크 간의 비콘 충돌 회피 기법 등에 대한 활발한 연구가 진행되어 왔다. 이중 인접한 네트워크간의 비콘 충돌 방지 기법은 IEEE 802.15.4의 네트워크가 비콘에 의해서 관리된다는 점을 고려하였을 때 데이터 전송 및 네트워크 유지를 위해 우선적으로 해결되어야 할 사항이다. 본 연구에서는 제안된 비콘 충돌 회피 기법을 분석하고, 이중 비활성 구간(inactive portion)을 활용한 기법에 대한 구체적인 구현 방안을 제시 하였다. 또한 상용 임베디드 장치인 Nano-24에 설계한 비콘 충돌 회피 기법을 구현하여 동작을 검증, 분석하였다.
본 논문에서는 다중객체 인식 시스템과 같은 저용량 데이터전송의 저전력 무선센서네트워크 분야에 적용 가능한 새로운 펄스 방식의 저 속도 무선 비동기식 UWB(Wireless Asynchronous Ultra-Wide band) 시스템을 제안하고 이를 설계 및 구현한다. 특히, 펄스방식의 저전력 UWB시스템을 구현하기 위해서 전형적인 통신시스템의 수신기 구조인 RF단의 믹서, 상관기와 A/D 변환기를 없애고 최대한 단순화된 구조의 무선 비동기 방식의 UWB 송수신기를 설계하였다. 또한, 설계된 무선 비동기식 UWB 시스템의 테스트베드를 구현하였고, 구현된 무선 비동기식 UWB 시스템의 응용 시스템 예로 홈 내 또는 강의실과 같은 곳에서 하나의 송신 무선 비동기식 UWB 송신기 측에서 10 m 거리 범위 내에 있는 다수의 수신 무선 비동기식 UWB 측으로 동시에 그림이나 글을 전송할 수 있는 1:N HD(Half Duplex) 방식의 저전력 무선 캔버스(CANVAS) 시스템을 실제 구현하였다. 이를 통해, 제안된 무선 비동기식 UWB 시스템은 LOS(Line of Sight) 채널상태의 전송거리 10m에서 안정적으로 최대 115kbps 급의 전송속도가 지원 가능함을 확인하였다.
반도체 공정의 미세화 및 마이크로 시스템 기술의 발전 그리고 소형 무선PAN 및 이동통신 장치들의 급증으로 인하여 전자부품들의 소형화와 직접화에 대한 요구가 지속적으로 증가되고 있다. 본 연구에서는 휴대형 무선PAN 및 이동통신용 전자회로 설계에 다양한 목적으로 널리 사용되고 있는 기저대역의 수동소자들 중 미세 커패시터의 안정성과 전기적 특성을 확보하기 위하여, 유전체인 AIN을 사용하여 MIM구조로 제작된 미세 박막 커패시터 소자의 전기적인 특성을 분석하고 기저대역에서의 성능을 평가한다. 또한 제작된 미세 박막형 커패시터의 용량제어 방법을 제시함으로서 기저대역에서 범용으로 사용할 수 있는 미세 박막 커패시터의 모델을 제시하고자 한다. 또한, 주파수 대역에 따른 MIM구조의 AIN 커패시터 특성을 분석함으로서 향후 임베디드 소자와 집적화를 위한 고정밀의 미세수동 소자로서의 활용방안을 제시하고자한다.
최근 홈 네트워크 및 유비쿼터스 컴퓨팅에 대한 일반인들의 관심이 크게 증가하면서, 10m 내외의 단거리에서 사용되는 개인 무선 네트워킹 솔루션인 무선 PAN 기술이 주목받고 있다. 본 논문에서는 이러한 무선 PAN 기술 중 저속, 저가, 저전력의 무선통신 기술인 ZigBee 이용해 당뇨병 환자들을 위한 실시간 모니터링 시스템을 구현하였다. 즉, 휴대용 인슐린 펌프에 ZigBee 통신이 가능한 모듈을 장착함으로써, 인슐린 펌프에 내장된 환자의 혈당치, 인슐린 투입량 등과 같은 중요 데이터를 별도의 조작 없이 유선 클라이언트에 실시간 전송할 수 있게 된 것이다. 한편, 유선 클라이언트에 저장된 환자의 정보는 서버에 즉시 전송되며, 담당 주치의의 모니터링이 가능하도록 웹 접근성을 부여하였다. 이를 통해 환자들이 보다 안전하고 편리하게 휴대용 인슐린 펌프를 사용할 수 있도록 하였다.
본 논문에서는 KOINONIA 무선 개인 영역 네트워크 (WPAN: Wireless Personal Area Network) 표준을 프로그래밍 가능한 게이트 배열 (FPGA: Field-Programmable Gate Array)로 설계하고 시스템 온 칩 (SoC: System on Chip)으로 구현하였다. 변조부에서는 정진폭을 유지할 수 있도록 잉여 비트를 이용하여 부호화하였고, 수신부에서는 이 잉여 비트를 복호 하는데 사용함으로써 낮은 신호 대 잡음비 (SNR: Signal to Noise Ratio)에서도 동작이 가능하게 하였다. KOINONIA WPAN은 400만 게이트 급의 FPGA에서 44MHz이상으로 동작하였으며, 무선 주파수 (RF: Radio Frequency) 모듈과의 연동 실험에서는 최소 입력 전력 레벨 감도 (MIPLS: Minimum Input Power Level Sensitivity)가 -86dBm인 환경에서 SNR은 13dB, 패킷 오율 (PER: Packet Error Rate)은 1% 이하라는 높은 성능을 나타내었다. SoC 칩은 하이닉스 0.25um 상보 금속 산화 반도체 (CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정을 이용하였으며 면적은 $6.52mm{\times}6.92mm$이다.
본 논문에서는 W-PAN 환경에서 IP공유기를 표준설계하고 구현하며 효율적인 실시간 사용자 웹기반 인증 기법을 연구하였다. 또한 W-PAN Device & Service Application 인증과 접근, 권한제어를 위한 인증 Client 모듈과 Server 모듈, Supplicant를 개발하고 제안하였다. 이를 통해 IP 공유기 기반 환경에서의 W-PAN 환경에서 인증 제어 솔루션에 대한 개발로 생산되는 단말기의 서비스 품질을 향상시키고 무선 접속 기술을 표준화 할 수 있다. 또한 유해한 트래픽을 검색하고 보호하는 안정적인 시스템 관리가 가능해졌다. W-PAN Device와 Service Application 인증, 접근 및 권한 제어를 위한 인증 시스템의 플랫폼 구축으로 향후 관련 기술의 통합과 융합 기술을 적용할 수 있는 능력을 확보하였다.
본고에서는 차세대 항공시스템의 핵심요소 중 하나인 항공기내 무선통신 (WAIC: Wireless Avionics Intra-Communication) 시스템의 연구동향과 이를 군용기내 무선통신 시스템에서 응용하는 방안에 대해 알아본다. 먼저 항공기 내 유선 통신네트워크 기술 동향을 살펴본 뒤, 항공기내 무선통신 시스템에 사용할 수 있는 무선 표준 기술로써 IEEE 802.11, Bluetooth, IEEE 802.15.4 등의 무선통신 기술을 소개한다. 이후 현재 논의되고 있는 항공기내 무선통신 시스템을 위한 주파수 대역과 트래픽 모델을 소개한다. 또한 현재 논의되고 있는 항공기내 무선통신 시스템을 군용으로 응용할 때 고려해야 하는 점을 소개한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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