본 연구에서는 비례제어밸브를 이용한 자율주행 트랙터 조향 시스템 제어를 위하여 저가의 임베디드 시스템을 사용한 제어기를 개발하였다. 차륜의 조향각 측정을 위하여 전륜 킹핀에 포텐시오미터를 설치하였으며, 비례제어밸브는 -10 ~ +10V의 전압으로 밸브 스풀의 위치제어를 수행하도록 하였다. 조향각 측정과 비례제어밸브의 위치제어를 위하여 각각에 AT90CAN128 AVR보드를 사용하였으며, CAN통신으로 조향각 데이터가 비례제어밸브 제어용 데이터로 전송될 수 있도록 하였다. 비례제어밸브 제어 보드에는 DAC기능을 추가하였으며 0 ~ 5V의 출력을 -10 ~ +10V의 전압으로 변환해 주는 인터페이스회로를 추가하였다. 일반적으로 GPS 등의 데이터 수신율이 20 Hz인 점을 감안하여 비례제어 밸브는 50 ms의 주기로 P-제어를 수행할 수 있도록 하였다. 향후 트랙터의 방향각을 설정하는 또 하나의 시스템으로부터 목표 조향각을 부여받는 것을 가상하여 별도의 MCU를 통해 목표 조향각을 송신한 후, 조향 유압실린더에 의한 전륜의 조향각 시간 응답 특성을 조사하였다. 실험은 트랙터의 전륜을 지면으로부터 들어올린 무 부하 상태에서 진행하였으며, 목표 조향각은 $7.5^{\circ}$, $15.0^{\circ}$, $22.5^{\circ}$ 등 3단계로 변경하며 시간응답 특성을 측정하였다. 최대 오버슈트 11%, 최소 오버슈트 8.6%, 정상상태 오차 약 $0.825^{\circ}$, 시정수(Time Constant)는 3단계의 목표 조향각 설정에서 각각 0.706초, 0.488초, 0.38초로 나타났다.
본 논문은 카오스 신호를 이용하여 안전한 음성신호의 전송을 위한 아날로그 비화통신 시스템의 성능분석에 관한 연구이다. 기존의 카오스 동기화 및 카오스 변조통신 알고리즘을 개선하여 실제 통신환경에서 발생하는 다양한 조건들을 적용하여 음성신호의 복원능력을 모의실험으로 분석하였다. 일반적인 PC 제어기법과 제안한 피드백 마스킹 기법을 사용하여 송신단에서 음성신호를 카오스 신호로 마스킹하여 변조하고, 통신채널에 잡음신호를 추가하여 전송하였다. 수신단에서는 카오스 응답시스템을 이용하여 음성신호를 복조하고, 복원성능을 계산하기 위하여 아날로그 복원 에러신호의 평균전력을 제안하여 계산하였다. 실험결과 마스킹 정도, 파라미터들의 민감성, 채널잡음 등에 대하여 PC 제어기법보다 피드백 제어기법의 복원성능이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한 로렌쯔 카오스 시스템을 비화통신시스템에 사용할 경우 파라미터들의 조합으로 암호키를 구성해야 하므로 키값들의 선정에 기준이 되는 파라미터 변화율에 대응하는 복원에러율의 관계를 실험 값으로 구하였다.
본 연구에서는 WLL 다중채널 수신단말기 RF-모듈을 제작하였다. 그리고 WLL 다중채널 RF-모듈의 실질적인 성능을 수신감도, 인접채널 선택도, 스퓨리어스 응답제한 등의 파라미터를 이용하여 평가하였다. 실제로 WLL 다중채널용 RF-모듈을 제작하여 측정한 결과, 입력전력이 -90 dBm에서 -30 dBm까지 변화할 때 -30 dBm의 일정한 출력전력이 유지되어 약 60 dB의 동작범위를 가졌다. WLL 단말기 RF 출력단의 통과대역내의 평탄도가 약 2 dB 이내를 유지하여 대역화산신호의 전력제어가 정확히 이루어지고 있음을 확인하였다. 그리고 WLL RF 수신 전단의 전송대역폭은 10 MHz으로 본 연구의 설계목표와 정확히 일치하였다.
자동차 관련 기술은 점차 전기, 전자 장치로 빠르게 바뀌어 가고 있다. 차량 내 연결되어 있는 전자 제어 장치들도 그에 따라 증가하게 되었고 장치간의 통신 성능도 중요하게 되었다. 가장 널리 사용되고 있는 차량용 네트워크 프로토콜로는 CAN(Controller Area Network)을 들 수 있다. 그러나 최근 통신 복잡도가 증가함에 따라 주기적 메시지 통신의 메시지 전송 지연 및 중단이 발생되고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제에 대한 해결 방안을 제시하기 위해 메시지들의 스케줄 가능성 및 응답시간에 따른 실 시간성 검증 모델을 제안한다. CAN 메시지 수신 시 RMA(Rate Monotonic Algorithm)기반으로 메시지 스케줄 가능성 평가 모델을 개발하였다. 또한, CAN 메시지를 송신할 경우 RTA(Response Time Analysis)를 고려한 실 시간성 평가 모델을 제시하였다. 실험 1 에서는 기존 RMA 기법으로 통신을 수행한 결과 통신 중 중단되는 현상을 확인하였고 이후 제안 모델에서는 23%정도의 추가 시간을 확보하여 통신을 완료하는 것을 증명하였다. 실험 2 에서는 메시지 통신의 응답시간이 모두 제안된 Worst-case 응답시간 이내로 측정되어 실 시간성을 만족함을 확인하였다.
NG-SDH 시스템은 광케이블 통하여 연결된 네트워크이다. 네트워크 동기제어기는 광전송시스템에서 데이터 동기에서 필수적이다. 본 논문에서 SOPC(system on a programmable chip) 설계 기술을 활용하여 네트워크 동기제어기를 설계한다. 설계를 위해 Altera사의 FPGA를 활용하고, FPGA안에는 32Bit CPU, DPRAM(dual port ram), 디지털 입출력포트, 송신 및 수신 프레이머, 위상차 검출기 등이 포함되어있다. 설계된 네트워크 동기제어기는 ITU-T G. 813에서 권고하는 동기기준(일시적인 응답에서의 MTIE, 원더 특성시 MTIE 및 TDEV, Holdover시 MTIE)을 만족함을 확인할 수 있다.
상향링크와 하향링크의 대역폭 차이가 은 비대칭 망 환경에서 범용 TCP를 사용하는 경우, 상향링크의 혼잡으로 인해 TCP의 성능이 저하된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 하향 링크 상의 데이타 세그먼트를 망 환경에 최적화된 크기로 전송함으로써 수신단에서 생성되는 응답 패킷의 수를 감소시켜 상향링크의 혼잡을 완화시키는 동적 세그먼트 조정 기법을 제안한다. 이 기법은 범용 TCP의 단대단 의미구조를 유지하고 송수신단의 TCP 수정 없이 망 환경에 따라 세그먼트의 크기를 최적으로 조정함으로써 상향링크의 혼잡을 완화시킨다. 제안된 기법은 송수신단 사이에 위치한 게이트웨이에 적용되어 상향링크의 혼잡을 감지하고 동적으로 망의 비대칭율과 패킷 손실율을 측정한다. 그리하여 게이트웨이는 상향링크 혼잡 발생 시 시뮬레이션을 통하여 미리 도출되어진 세그먼트 조정계수 값을 참조하고 패킷을 재조립한 후 수신단으로 전송한다. 즉, 망의 비대칭율이 큰 경우 송신단에서 전송되어지는 세그먼트의 크기를 조절하여 응답패킷의 수를 감소시킴으로써 상향링크의 혼잡을 완화시킨다. 또한 조정된 크기를 갖는 세그먼트에서 전송 도중 에러가 발생한 경우에는 빠른 복구를 위해 SACK를 사용하고 혼잡 제어 구간에서는 제안된 기법을 적용하지 않도록 하여 줄어든 응답 패킷의 수로 인한 성능 저하를 방지한다. 이를 통해 제안된 기법을 비대칭 망의 한 종류인 GEO 위성망 환경에 적용하여 상향링크의 혼잡 발생 시 성능저하의 방지를 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.
광대역 망에서 범용 TCP를 사용하는 경우 최대 전송 윈도우의 크기가 제한되어 가용한 망 자원이 낭비된다. 이를 해결하는 일반적인 방법은 윈도우 스케일 옵션을 사용하는 것인데 이 경우 송신측의 응용를 수정해야 하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 송신측을 수정하지 않고 전송 윈도우의 크기를 증가시키는 방법을 제안한다. 이 방법에서는 송수신측 사이에 있는 Snoop 게이트웨이가 망의 상태와 수신측의 처리 능력을 동적으로 파악하여 최적의 윈도우 확대 계수를 결정하고, 이 계수에 상응하는 수의 응답 패킷을 송신측에 전송하여 전송 윈도우 크기가 확대된 효과를 얻는다. 특히, 이 방법은 서로 다른 특성을 갖는 망이 snoop 게이트웨이를 사용하여 2-way 세그먼트 방식으로 연동된 환경에서 부가적인 비용없이 단대단 시맨틱을 유지하면서 성능을 향상시킬 수 있다.
반응적 Ad hoc 라우팅인 AODV의 경로관리는 노드 이동, 노드 혼잡 등의 원인으로 지정시간 내에 응답을 하지 못할 경우 경로 단절을 감지한 뒤 경로복구 과정을 수행한다. 그러나 이러한 경로관리 방법은 능동적이지 못하여 단절 후 경로 재 설정까지 시간 지연이 발생하기 때문에 신속한 경로 복구에 어려움이 있다. 본 논문에서는 기존 AODV에 대한 추가적인 제어 패킷을 발생시키지 않고 경로를 구성하고 있는 이웃노드 Hello 패킷의 수신 시간차를 이용하여 경로 불안정을 예측, Expanding Ring Search 알고리즘을 활용한 효율적인 경로관리 기법을 제시한다.
에너지 하베스팅 무선 센서 네트워크 환경에서 센서는 에너지 하베스팅 모듈을 통하여 배터리를 충전하고 충전된 배터리를 이용하여 동작을 한다. 센서는 컨트롤러에게 고정적인 주기로 데이터와 Reclaim 메시지를 전송하고 컨트롤러는 그에 대한 응답으로 ACK 메시지를 전송한다. 본 논문에서는 센서가 컨트롤러에게 데이터와 Reclaim 메시지를 전송하는데 있어 고정적인 주기를 센서 주변의 온도 정보를 이용하여 데이터의 전송주기 및 Reclaim 메시지를 동적으로 제어하여 ACK 메시지를 선택적으로 수신하도록 하였다. 제안하는 선택적 ACK 프로토콜은 기존의 ACK 프로토콜을 저 전력화하는 방법으로써 센서의 한정된 배터리 전력을 보다 효율적으로 사용하여 에너지 하베스팅 무선 센서 네트워크의 Life Time을 연장하였다.
무선 방송 환경은 모바일 클라이언트 수에 상관없이 다수의 클라이언트에게 데이타를 보낼 수 있다는 특징이 있다. 이와 같은 특징으로 무선 방송은 많은 분야에 적응되고 있는데 이러한 응용분야에서는 대부분이 읽기 작업을 수행하며 데이타를 일관성 있게 관리하기 위하여 트랜잭션 단위의 동시성 제어기법을 사용하고 있다. 기존 멀티 무선 방송 채널에서의 데이타 할당 방법으로 구성된 데이타 채널들에서는 단일채널에서 사용하는 동시성 제어 기법으로 트랜잭션의 일관성을 보장해 주기 어렵다. 이는 각 데이타 채널의 브로드캐스트 주기가 서로 다르기 때문에 특정 채널에서 데이타를 수신한 후, 다음 채널로 이동하였을 때 트랜잭션이 접근하는 데이타의 일관성이 깨질 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 멀티 무선 방송채널에서의 읽기 트랜잭션을 위한 동시성 제어 기법을 제안하였다. 이 논문에서는 기본적으로 인덱스 전용 채널과 데이타 전용채널 구조를 이용한다. 또한 LBCPC(Longest Broadcast Cycle Per Channel)라는 새로운 일관성의 단위를 제시한다. 데이타 전용채널에서는 이 LBCPC만큼 같은 BCPC(Broadcast Cycle Per Channel)내의 데이타를 반복하여 방송한다. 또한 LBCPC마다 전체 데이타에 대한 제어 정보를 이용하여 자체적으로 트랜잭션의 검증을 실시한다. 이로 인해 트랜잭션의 일관성이 유지될 뿐만 아니라 단일채널의 긴 브로드캐스트 주기보다 짧은 LBCPC로 인하여 재실행을 위한 대기 시간을 줄여줌으로써 평균 응답 시간을 줄여줄 수 있다. 또한 단일 채널에 비해 제어 정보를 자주 방송함으로써 읽기 전용 트랜잭션이 접근하는 데이타에 대한 최신성을 보장한다. 마지막으로 실험을 통해 단일 채널과의 트랜잭션의 평균 응답 시간이 현저히 감소함을 보임으로써 제안하는 다중 채널에서의 동시성 제어 기법의 성능을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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