• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 춘계학술대회
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• pp.68-71
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• 2018

본 논문에서는 수중 음향네트워크에서 긴 전파지연 시간과 불확실한 지연시간 변이로 인한 영향을 최소화하고 느린 전송속도를 고려하여 패킷 트레인 방식의 수중동기화 프로토콜을 제안한다. 이를 위해 단방향 통신방식으로 연속된 패킷을 전송하고, 수신패킷 시각차를 이용하여 전파지연시간 변화량만을 고려하여 수중 동기화과정을 수행한다. 제안된 동기화 프로토콜은 노드의 이동성, 패킷전송 시간차, 네트워크 범위, 동기화 경과시간에 따른 동기화 성능을 시뮬레이션을 통해 분석하고 우수성을 보인다.

• 한국음향학회지
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• 제36권1호
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• pp.39-48
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• 2017

코드 분할 다중 접속 기법은 주파수 선택적 페이딩에 강인할 뿐만 아니라 주파수 재사용 효율이 좋으므로 열악한 수중 환경에서의 유망한 매체 접속 제어 기법으로 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 다이버시티 기법을 적용한 수중 코드 분할 다중 접속 기법의 순방향 및 역방향 링크 트랜스시버를 설계한다. 사용자 데이터는 월시 부호를 사용하여 다중화되며, 유사 잡음 부호 획득 과정을 통해 위상 오류 정정 및 유사 잡음 부호 역확산을 수행한다. 수중 음향 채널의 다중 경로 페이딩에 의한 트랜스시버 성능 감소를 최소화하기 위해 동일 이득 합성 및 최대비 합성의 다이버시티 기법을 적용한다. 다이버시티 기법으로 인한 트랜스시버의 성능 개선을 확인하기 위해 평균 수심 40 m의 문경시 경천호에서 두 개의 송신기와 두 개의 수신기를 활용하여 460 m 거리에서 저수지 실험을 수행하였으며, 결과적으로 순방향 및 역방향 링크 모두 사용자 데이터가 오류 없이 복원되었다.

• 한국음향학회지
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• 제28권8호
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• pp.774-780
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• 2009

본 논문은 수중 센서 네트워크에서 송수신 노드간 거리가 증가함에 따라 통신을 위한 전송전력이 급격하게 증가하는 단점을 효과적으로 극복하여 보다 낮은 전송 전력으로 통신할 수 있도록 하기 위한 방안을 제안한다. 제안한 방식은 각 노드들을 싱크노드로부터의 거리에 따라 몇 개의 그룹으로 나누고, 해당 그룹에 지정된 대역을 활용하게 한다. 즉, 멀리 떨어져 있어 주파수 증가에 따른 감쇠가 큰 노드들은 저주파수를, 가까운 거리에 있어 주파수 증가에 따른 감쇠가 적은 노드들은 고주파수를 활용하여 전체 노드가 일정 수준 이상의 신호 대 잡음비를 유지함으로써 전송전력을 줄일 수 있게 된다. 각 센서노드들의 거리에 따른 주파수 별 신호 감쇠 특징을 활용하여 그룹의 크기에 따라 가변되는 전송전력을 최소화하는 최적 그룹의 크기를 찾고 그룹의 크기에 비례하여 그룹 별 대역을 할당하는 알고리즘을 제안한다. 제안한 방식은 기존의 그룹을 나누지 않는 방식에 비해 10 dB이상 감소된 전송 전력을 보였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권4B호
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• pp.405-411
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• 2011

최근 해양 환경 모니터링과 해양 개발에 대한 관심이 증대됨에 따라 수중 무선센서네트워크 구성 및 이를 위한 저전력 수중 통신 모뎀에 대한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 이에 본 논문에서는 초소형 무지향성 트랜스 듀서를 탑재한 수중 음향 통신 모뎀을 설계하고 구현한다. 또한, 개발한 모뎀을 사용하여 수조와 실외 환경에서 공급 전압과 통신 거리에 따른 성능 실험을 실시하고 결과를 분석한다. 실외 환경에서의 실험 결과에 의하면, 개발한 모뎀에 12 V를 공급하였을 때 40 m 거리에서 200 bps, $10^{-3}$ 비트오율로 단방향 수중 무선 통신이 가능하였다. 본 논문에서 구현한 모뎀은 초소형, 저전력, 무지향성 특성을 가지므로 수중 무선센서네트워크에 기반한 다양한 응용 시스템에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.1-10
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• 2021

최근 해양 수중 산업의 발전으로 수중 센서 네트워크(UWASN: Underwater Acoustic Sensor Network)에 대한 관심이 증대되고 있다. 수중 센서 네트워크를 효율적으로 운용하기 위해서는 노드 간 전송 충돌을 방지하고 통신 자원을 효율적으로 공유할 수 있는 매체 접속 제어(MAC: Medium Access Control) 프로토콜을 적용하는 것이 매우 중요하다. 하지만 수중 채널은 지상 무선 통신 환경과 달리 좁은 대역폭, 긴 전파 지연 시간, 낮은 전송률 등의 특성을 가지므로 지상 환경에서 개발된 비직교 다중 접속(NOMA: Non Orthogonal Multiple Access)의 노드 페어링 기법을 그대로 적용할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 수중 채널의 특수성을 고려한 수중 음향 센서 네트워크에서의 비직교 다중 접속 다차원 노드 페어링 기법을 제안한다. 기존의 기법들은 노드 페어링 시 채널 품질만을 고려하였다. 기존 기법과 달리 제안 기법에서는 채널 품질 뿐 아니라 노드 간 공평성, 트래픽 부하, 패킷의 나이를 추가로 고려하여 최적의 노드 쌍(node-pair)을 찾는다. 추가적으로, 송신 노드는 실제 경로 손실 대신 노드 쌍 가능 노드 목록(PNL: Pairable Nodes List)을 활용함으로써 노드 페어링 시의 계산 복잡도를 줄인다. 시뮬레이션 결과에 따르면 공평성 요소까지 고려한 제안 기법이 기존 기법 대비 최대 23.8% 전송률 증가, 28% 지연 시간 감소, 공평성은 최대 5.7% 향상됨을 확인할 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제35권10호
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• pp.811-816
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• 2011

이 논문에서는 저전력 통신 기법 가운데 하나인 PSPM(Phase Shift Pulse position Modulation) 전송 기법이 근거리 수중음향 채널에서 어떠한 성능을 나타낼지 고찰하기 위해 해상실험을 통해 분석하였다. PSPM은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)와 PPM(Pulse Position Modulation) 기법을 서로 혼합한 형태로 WBAN(Wireless Body Area Network) 시스템에서 저전력 통신을 위해 제안된 기법이다. 이는 기존의 일반적인 전송 방식에 비해 대역효율은 떨어지지만 전력효율은 증가하는 것으로 알려져 있다. 이 논문에서는 실해역에서 취득한 PSPM 데이터를 통해 BER 성능을 분석한다. 실험 결과 QPSK의 경우 총 56,000개의 전송 데이터 비트 중 오차 비트 수가 3,384개로 BER이 약 $6.04{\times}10^{-2}$이고, PSPM의 경우는 19,652개로 BER이 약 $3.5{\times}10^{-1}$를 얻었다. 또한 영상 데이터 전송에 따른 PSNR(Peak signal-to-noise ratio)을 비교한 결과 QPSK의 경우 9.37 dB 였으며, PSPM의 경우 9.11 dB 였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39C권3호
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• pp.275-281
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• 2014

최근 들어 연근해와 내수면에서 수중 자원의 효과적 개발과 보존을 위해 다양한 수중 응용 시스템 발굴 및 활용의 필요성이 증대되고 있다. 이에 본 논문에서는 근거리 수중 이동통신 시스템, 수중 센서네트워크 시스템 등의 핵심 기술 중의 하나인 초소형 수중 음향통신 모뎀의 디지털 모듈을 연구한다. 고속 연산처리가 가능한 디지털 신호처리 프로세서를 탑재한 수중 모뎀의 디지털 모듈을 설계하고 제작하며, 개발된 하드웨어에 프레임 형성 기능과 채널부호 알고리듬들을 구현하고 실험함으로써 회로의 기능과 성능을 검증한다. 실험 결과에 따르면, 개발된 DSP 기반 디지털 모듈에서 전송속도 1 kbps의 길쌈부호 처리를 위해 필요로 하는 연산량이 DSP의 가용 연산 능력의 1% 이내에 불과하므로 개발된 하드웨어 플랫폼에 다양한 고효율 기저대역 알고리듬을 탑재함으로써 수중 모뎀의 성능 개선을 모색할 수 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.33-40
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• 2011

본 논문에서는 단일 반송파 기반의 디지털 변조 기법들의 성능을 수중 통신 실험을 통하여 분석하였다. 통신 실험은 실제 해상에서 수행되었으며 적용된 변조기법은 위상 비동기 방식인 ASK, FSK와 위상 동기 방식의 QPSK이다. 통신 성능을 평가하기 위해 이미지 파일을 600bps~3Kbps의 전송률을 가지는 신호로 변조하여 전송하였다. 수신된 신호를 복조하여 BER을 추정한 결과 ASK와 FSK의 경우 보상 알고리즘 없이 $10^{-3}{\sim}10^{-4}$의 오차율을 나타내었고, QPSK의 경우 선형 등화기를 이용하여 $10^{-4}$의 오차율을 가지는 통신이 가능함을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제28권6호
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• pp.499-505
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• 2009

수중 통신망의 매체접속제어 (MAC: Medium Access Control) 프로토콜 설계 시 반드시 고려되어야할 사항은 초음파의 느린 속도로 인한 긴 전파 지 연, 동기화의 어려움, 그리고 수중 환경에서 배터리 충전의 어려움으로 인한 전력 소비 문제 등이다. 본 논문에서는 TDMA 기반의 매체접속제어 프로토콜이 가지는 동기화 문제, 채널 효율 문제를 해결하고, 경쟁기반 프로토콜이 가지는 충돌율로 인한 전송 효율 저하 문제를 보완하는 매체접속 제어 프로토콜을 제안하였다. 슬립 모드를 도입하여 효율적인 전력 사용으로 에너지 소비를 줄였고, 채널 효율 증가 및 충돌율 감소를 통해 전송 효율을 증가시켰다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 춘계종합학술대회
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• pp.213-216
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• 2007

본 논문은 수중에서 여러 대의 자율무인잠수정(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)간의 통신을 위한 수중음향 통신 네트워크 기법중에서 효율적인 전력 사용으로 에너지 소비를 줄이고 수중의 긴 전파 지연에서도 원활한 통신이 가능한 수중 접속제어 프로토콜(Medium Access Control, MAC)을 제시하고자 한다. 제안된 접속제어 프로토콜은 스타 토폴로지를 채택하여 네트워크를 구성하는 한 노드가 마스터가 되어 멤버 노드들의 오버헤드를 최소화하고자 했으며 수중의 긴 전파 지연을 고려하여 지역 동기화(localized synchronization)방식을 사용하여 동기화를 용이하게 하였다. 또한, 멤버 노드들은 슬립 모드를 이용하여 노드들의 전력수명을 최대화하였다.