본 논문은 장거리 RF통신모듈을 적용하여 고정적인 통신비용이 없으며 5Km전후의 장거리 무선데이터 통신이 가능한 산업용 관제시스템을 구현함으로써 다양한 분야의 산업용 관제시스템에 대한 실증자료로 활용하고, 구현과정에서 발생한 문제점을 고찰하여, 최적의 방안을 도출하는데 목적이 있다. 이에 본 논문에서는 선박 건조 시 사용되는 조선소 화재감시시스템을 구현함으로써 산업용 관제시스템 구현에 있어 장거리 RF통신모듈의 적합성을 확인하였다.
마이크로 스트립 안테나는 최근 소형화, 경량화 및 다층 구조를 통합 집적화 과정을 통하여 통신용 소자로서 그 활용도가 높다. 또한 통신 시스템의 소형화를 통하여 저전력 및 경비 절감이 기대된다. 본 연구에서는 장거리 통신이 가능한 마이크로 스트립 안테나를 설계를 목적으로 하며, 제작된 프로토타입 안테나를 대상으로 네트워크 어낼라이저를 이용하여 그 특성을 분석하였다.
심해 장거리 통신에서는 전달 손실이 적은 낮은 반송 주파수가 효율적이지만, 좁은 대역폭을 가지는 제약이 따른다. 대역폭의 감소는 전송률의 감소를 의미하며, 제한된 대역폭을 가진 환경에서 전송률을 증가시키기 위해서는 고차 변조 기법으로 설계될 필요가 있다. 본 논문은 고차 변조 기법으로 설계된 장거리 수중음향통신 데이터 분석 결과를 제시한다. 2020년 10월 동해에서 예인 음원을 이용한 장거리 해상실험 (23 km ~)이 수행되었고, 수직 선 배열을 통해 데이터를 획득하였다. 본 연구팀은 위상 변조 방식이 적용된 Phase Shift Keying (PSK) 계열 신호와 위상 및 진폭 변조 방식이 적용된 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) 계열의 신호를 송신하였으며, 구체적으로 각 계열별 두 종류의 신호를 설계하였다; 1) PSK : quadrature PSK and 8PSK, 2) QAM : 8QAM and 16QAM. 데이터 분석을 위해 수신 신호와 채널 임펄스 응답 사이의 상관성을 활용하여 심볼 간 간섭을 완화시키는 시역전 처리가 적용되었다. 23 km 거리 데이터에 대해 모든 변조 방식이 성공적으로 복조됨으로써 장거리 환경에서 고차 변조 기법의 활용 가능성을 실험적으로 확인하였다.
단거리와 달리 장거리 수중 음향 통신에서는 전파 손실을 최소화하기 위해 저주파 신호와 심해 음파 채널을 사용한다. 이 경우 대역 확산과 같은 은밀 통신 기법을 이용하더라도 통신 사실을 숨기기 어려우며, 통신 신호가 탐지 신호처럼 작용하므로 감청기에 수중 운동체의 존재가 노출될 수 있다. 수중 운동체의 경우 은밀성 유지가 매우 중요하므로, 감청기가 통신 신호를 이용하여 아군 수중 운동체를 탐지할 가능성을 반드시 고려해야 한다. 본 논문에서는 수중 운동체의 피탐지 성능 분석을 위한 장거리 수중 음향 통신 환경을 모델링하고, 피탐지 성능 분석을 위한 관심영역 설정 방법과 평가 척도를 제안하였다. 전산 모의 실험을 통해 파라미터를 산출하고, 관심영역에서 피탐지 확률 분석 및 피탐지 성능 분석을 수행하였다. 분석 결과는 제안된 수중 운동체의 피탐지 성능 분석 방법이 장거리 수중 통신 장비의 운용에 있어 중요한 역할을 할 수 있음을 보였다.
최근 장거리 수중음향통신 연구가 활발하게 진행되고 있다. 장거리 수중음향통신 연구를 위한 해상실험은 해양환경의 영향을 크게 받고 높은 비용과 많은 시간이 소요된다. 따라서 장거리 환경에서 수중음향통신 시스템의 성능을 예측하고 검증하기 위한 시뮬레이터에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 장거리 수중음향통신 시뮬레이터의 개발을 목적으로 중장거리 다중송신환경에서 수중음향통신 시뮬레이터로서 VirTEX(Virtual Time series EXperiment)의 성능을 분석하고, 해상 실험 결과와 비교 검증하였다. 송신 신호는 탐침을 위한 Chirp신호와 16QAM 방식으로 변조된 통신 신호를 사용하였다. VirTEX를 통해 수신 신호를 모의하고 다중송신환경에 의해 발생하는 채널 간 간섭을 적응 수동형 시역전을 이용하여 보상하여 통신 성능을 분석하였다. 또한 2005년 7월 이탈리아의 Elba island 북쪽 해역에서 수행한 FAF05(Focused Acoustic Field 2005) 실험 데이터와 비교하여 이를 검증하였다.
ISO/IEC/WD 24753은 장거리 RFID 통신을 위하여 새로운 변 복조 방법과 센서 데이터 처리를 위한 응용 프로토콜을 정의하고 있다. 이 표준안에 따르면, 태그의 주파수 오프셋은 4%이다. 일반적인 무선통신 시스템에서 많이 사용되는 동기방식의 수신기는 성능이 우수한 것으로 알려져 있으나, 만약 주파수 오프셋이 크면 성능이 저하되는 문제가 있다. 본 논문에서는 장거리 센서태그 시스템의 주파수 오프셋 문제를 해결하기 위하여 비동기 방식의 수신기 구조를 설계하였다. 본 논문에서는 4% 주파수 오프셋을 갖는 수신 신호로부터 최적 주파수를 추정하기 위하여 9쌍의 상관기로 구성되는 주파수 추정 블록을 설계 하였으며, 수신 데이터로부터 페이로드의 시작 시점을 결정하기 위하여 별도로 구성된 이중 상관기를 이용하는 SFD(Start Frame delimiter) 검출 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서는 앞에서 제안한 방법들을 이용하여 장거리 RFID 리더를 구현하였으며, 유/무선 시험망을 통하여 그 성능을 평가하였다. 본 논문에서 구현한 장거리 RFID 리더는 인식거리 측면에서 기존의 방법을 사용하는 RFID 리더기보다 더 우수한 성능을 나타내었다.
본 연구는 해상 인명구조를 위한 장거리, 광대역 멀티미디어 통신을 지원하는 드론을 설계하고 구현하는 것이다. 드론은 사람이 기계의 본체에 탑승하지 않고 무선전파의 유도에 의해서 조종이 가능한 무인항공기(UAV : Unmanned Aerial Vehicle)이다. 최근 증가하는 선박사고에 신속하게 대응하기 위하여 드론을 이용하고자 한다. 선박사고에 대응하기 위한 해상 장거리, 고속 영상 전송이 가능한 스마트 드론을 개발하기 위해서는 드론을 구조적으로 설계하는 하드웨어 설계부분과 개발된 드론을 동작시키기 위한 제어기술 그리고 원격지에서 드론을 제어하기 위한 통신기술등이 필요하다. 본 논문은 해상 장거리, 광대역 멀티미디어 통신을 지원하는 드론 구조를 설계하기 위한 제한사항과 요소기술을 정리하고 이를 위한 드론 구조를 설계 및 구현한다. 이러한 통신용 드론을 드론 네트워크로 확장함으로써 드론의 활용성을 확장하고자 한다.
사물인터넷이 발전으로 초소형 통신장치를 설치한 의류, 스포츠 장비, 웨어러블 디바이스 등을 활용한 다양한 장거리를 요하는 서비스의 개발로 인하여 기존에 IoT를 위하여 대표적으로 활용되던 Wi-Fi 와 Zigbee와 같은 근거리 네트워크에서의 거리의 한계가 느껴지면서 장거리 통신 기술인 LPWAN에 대한 연구가 진행이 되었다. 본 논문에서는 LPWAN 기술중 비 대역망 기술인 LoRa 기술의 세부부분들에 대하여 소개하고, 국내와 국외에서 활용되고 있는 다양한 활용사례를 조사 및 분석하여 LoRa를 사용하는 실내 및 근거리 게이트웨이를 통한 통신방식에서 장거리 통신방식으로 연구가 진행이 되고 있는 것을 확인 할 수 있었다.
광 솔리톤은 고속, 장거리 광통신시스템에서 분산과 self-phase modulation(SPM)에 의한 문제를 해결하기 위한 효과적인 기술 중의 하나이다. 현재, 솔리톤 전송은 장거리 해저 광전송시스템 뿐만 아니라 중거리 및 근거리 고속 전송시스템에서도 적용하기 위한 연구가 집중되고 있다. 특히, 솔리톤 전송은 광전중계기 없이 장거리 전송이 가능한 장점으로 인하여 기존의 중, 단거리링크를 초고속링크로 업그레이드하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. (중략)
본 연구에서는 육상이나 해상에서 헬리콥터와 HF 무전기로 장거리 통신을 할 때 교신이 가능한 최적의 주파수를 자동으로 찾아주는 주파수 자동탐색 시스템(ALE)을 개발하였다. LOS(가시거리) 미확보 또는 35 NM 이상의 장거리 통신 시에는 송신출력 감소와 다양하고 강한 RF 환경 노이즈 신호로 인하여 수동방식으로 주파수를 선택할 경우 통신 성공률이 현저히 낮아진다. 본 논문에서는 LOS 미확보 환경에서 장거리 통신 시, 수동방식으로 주파수를 선택할 때 발생하는 최적 주파수 선택의 어려움을 극복하고자 한다. 주파수 분석 Propagation 소프트웨어를 기반으로 주파수 자동탐색 시스템을 구성하였으며 이 시스템의 적용으로 통신 성공률이 증가됨을 확인하였다. 또한 주파수 자동탐색 시스템을 헬리콥터에 적용하여 지상시험 및 비행시험을 수행한 결과 제안한 주파수 자동탐색 시스템의 우수성 및 효율성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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