본 논문은 블루투스 피코넷을 이용하여 임베디드 시스템을 원격으로 제어하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 범용 임베디드 시스템에 리눅스 커널을 포팅하고 근거리 무선 통신 규격인 블루투스 기술을 이용하여 산업장비 원격으로 제어하는 블루투스 피코넷 시스템을 설계한다. 각 임베디드 장비는 블루투스 피코넷을 이용하여 개별 제어분만 아니라 동시제어가 가능하도록 하였다. 이것은 임베디드 웹 서버를 통해 현장분만 아니라 어디에서든지 원격 제어가 가능하다.
모드록킹된 피코초 레이저, 고속전자장치, 전자관형 광증배관 등을 사용하여, 피코초 분해능을 갖는 시간상관 단광자 계수 장치 및 시분해 스펙트럼 측정 장치를 제작하였다. 기기감음함수는 레이저의 펄스모양, 고속전자장치의 timing jitter 및 walk, 광증배관과 증폭기의 특성에 민감함을 보여주었다. 광학계의 분산등을 보정하여 25 ps의 반치폭을 갖는 기기감응함수를 얻었으며, 이와 같은 결과는 이 장치를 사용할 경우 deconvolution을 통하여 10 ps 이하의 분해능으로 피코초에서 마이크로초의 넓은 범위에 걸쳐서 여기상태 소멸시간의 측정이 가능함을 보여준다.
펌프-촉침 방법을 이용한 피코초 순간 흡광 속도분광기를 제작하고 피코초 순간 흡광 분광을 측정하는 다른 방법들과 비교하였다. 제작된 피코초 순간 흡광 속도분광기는 모드 록킹된 cw 색소 레이저에서 발생된 펌프 펄스와 촉침 펄스 사이의 지연시간 변화에 따른 시료의 순간 투과도를 잡금 증폭기를 사용하여 측정하였다. 이 속도분광기를 사용하여 측정된 순간 흡광 및 바닥 상태의 표백 재생 속도 곡선들을 보여주었다. 단일 파장에서 발광 또는 비발광 계의 순간 흡광 혹은 바닥 상태의 표백 재생의 아주 좋은 속도 곡선을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 AFH (Adaptive Frequency Hopping) 알고리즘을 사용하는 블루투스 (Bluetooth) 로 이루어진 피코넷 (Piconet) 이 WLAN (Wireless Local Area Network) 과 공존할 때 피코넷 패킷간의 충돌과 통합 처리량을 수학적으로 분석하였다. AFH 알고리즘에 의해 줄어든 블루투스의 흡수가 피코넷 간의 패킷 충돌을 증가 시킬 수 있고 통합 처리량에도 영향을 줄 수 있음을 알 수 있다. 또한 다중 경로 페이딩 채널을 고려하여 다수의 피코넷이 패킷을 전송할 때 동일 주파수를 사용하더라도 주변의 피코넷의 신호 세기에 따라 패킷의 충돌 확률에도 영향을 줄 수 있음을 알 수 있다. 본 연구는 블루투스와 WLAN 사용에 있어서 시스템의 파라미터 설정에 참고할 만한 가이드라인이 될 수 있을 것이다.
본 연구는 교육용 로봇의 한 종류인 피코 크리켓을 활용한 프로그래밍 학습에 있어서 문제해결력과 프로그래밍 흥미에 미치는 효과를 검증하는 실험연구이다. 정보 과목의 핵심 내용이라고 볼 수 있는 프로그래밍 학습은 문제해결력을 신장시키는 데 효과적인 과목이다. 그러나 프로그래밍 학습은 프로그램의 문법적인 사용법을 익혀야 하는 부가적이면서 어려운 학습내용 때문에 그 효과를 제대로 발휘하지 못하고 있다. 교육용 로봇은 놀이적 요소가 포함되어 프로그래밍 학습에 쉽게 다가가게 하는 장점이 있다. 그 중에 피코 크리켓은 기존 교육용 로봇이 지적 받아왔던 경쟁을 유도하지 않고 협동적인 학습 환경을 조성한다는 장점이 있다. 또한 피코 크리켓은 프로그래밍 학습을 기피하는 것으로 지적 받고 있는 여학생들에게 그들의 관심 영역인 생활 중심적이고 협력적인 학습 내용을 제시하여 줄 수 있어 여학생들을 프로그래밍 학습에 관심을 갖게 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 중학교 남학생과 여학생을 대상으로 피코 크리켓을 활용한 프로그래밍 학습이 문제해결력과 프로그래밍 흥미에 미치는 효과와 남학생과 여학생의 비교 연구를 실시하였다.
일반적인 IEEE 802.15.3 WPAN에서는 피코넷을 관리하던 PicoNet Coordinator(PNC)가 비정상적으로 망을 떠나게 되거나, 두 개 이상의 피코넷들이 인접해 있을 때 각 PNC로부터 주기적으로 송신되는 비컨 프레임들 사이에 충돌이 발생하게 되면, 각 피코넷에 속한 단말들이 해당 비컨 프레임을 수신하지 못하게 되면서 피코렛의 동작이 와해되는 심각한 문제가 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 다음과 같은 두 가지의 방안을 제안하였다. 첫 번째는 PNC의 비정상적인 이탈에 대비하기 위해서 각 단말들이 능동적으로 프로브 프레임을 전송하여 해당 PNC의 동작여부를 확인하도록 함으로써 신속히 새로운 PNC를 선출하는 능동적 PNC 핸드오버 방법인 Active Seamless Coordinator Switching(ASCS) 방식이다. 두 번째는 밀집된 피코넷들의 각 PNC가 주기적으로 전송하는 비컨 프레임간의 충돌을 방지하기 위한 것으로써, 각 PNC들이 해당 피코넷의 수퍼프레임 정보를 수납한 Heart Beat(HB) 프레임을 비 주기적으로 전송하여 PNC의 비컨 프레임 송신시점을 조정하도록 함으로써 비컨 프레임간의 충돌을 방지하는 PNC Heart Beat 기반의 비컨 프레임 정렬(PNC HB based Beacon Alignment) 방식이다. 제안된 두 가지 방안에 대하여 모의실험을 통해 성능을 평가한 결과, 각 방식들은 유사한 기존 방식에 비해 피코넷의 와해기간을 단축시킬 수 있어, 각 단말이 겪는 프레임당 평균 지연시간과 수퍼프레임 별 전송효율이 향상됨을 확인하였다. 특히, 제안된 방식은 WPAN규격에서 허용되는 프레임들을 활용할 수 있으므로, 구현성이 높은 장점이 있다.
본 논문에서는 AFH 알고리즘을 사용하는 블루투스로 이루어진 피코넷이 WLAN과 공존할 때 피코넷 패킷 간의 충돌을 다중 경로 페이딩 채널을 고려하여 수학적으로 분석하였다. AFH에 의해 줄어든 블루투스의 홉 수와 패킷 주변의 피코넷의 신호 세기에 따라 패킷의 충돌 확률에 영향을 줄 수 있음을 알 수 있다. 또한 본 논문에서는 AFH이 갖는 한계를 인식하고 이를 극복하고자 AAFH 알고리즘을 제안하였다. AAFH은 계속적인 채널 사용 여부에 따라 채널 상태의 확인 여부(scanning)를 결정하게 되는데 AFH 와 비교했을 때 collision와 waste 양에서 큰 차이를 보이지 않으면서도 채널 scanning 수가 최대 50% 감소하게 되어 블루투스의 에너지 낭비가 줄어들게 됨을 보였다.
IEEE 802.15.4a에서는 첩(Chirp)신호을 이용한 UWB(Ultra Wide Band) 시스템으로서 DBO(Differential Bi-Orthogonal)-CSS(Chirp Spread Spectrum) 기술을 선택적 표준안으로 정하였다. 기존 DBO-CSS에서는 다중 피코넷 간섭(MPI; Multiple Piconets Interference)을 피하기 위하여 각 피코넷 별로 Different Time-Gap을 할당하고 있다 하지만 완벽한 직교성이 존재하지 않는다는 특성을 가지고 있어서 간섭의 영향에 민감할 수 밖에 없고, 무선통신시스템의 성능 저하를 야기시킨다. 본 논문에서는 각 피코넷 별로 보다 완전한 직교성을 확보하기 위하여, 확산코드기법을 적용한 CSS 변복조 알고리즘을 제안하고, 또한 일정한 시간 구간동안 연속적인 직교특성을 가지는 이진 ZCD(Zero Correlation Duration) 코드를 사용하여 BER(Bit Error Rate) 성능 분석을 통해 SOP(Simultaneously Operating Piconets) 환경에서 다중 피코넷 간섭 등의 영향을 효과적으로 제거함을 확인하였다.
본 논문은 휴대인터넷시스템의 수동피코셀 제안과 엑세스포인트와 수동형 피코셀간의 Radio over Fiber(ROF)접속 구도에 대한 것이다. 휴대인터넷시스템(Wibro)은 시속 60km의 중속도의 이동 단말에 50Mbps의 IP 기반 데이터서비스를 제공하는 것이다. 따라서, 서비스를 제공하기 위하여 초기에 셀의 구축비용을 최소화 하는 것이 요구된다. 본 논문은 이러한 요구사항을 만족하는 수동형 피코셀을 제안하고 이의 접속구도에 대하여 제안한 것이다. 기존의 Fabry-Perot(FP) 레이저를 채용하는 ROF 링크의 특성과 수동형Electro-absorption Modulator(EAM)를 이용한 수동형 피코셀의 특성을 측정하여 Wibro시스템에 이의 접속 가능성을 보이고 수동형피코셀의 RF 커버리지를 해석하여 가능성을 검증하였다.
IEEE 802.15.3 High-rate WPAN(Wireless Personal Area Network)은 무선으로 약 l0m이내의 근거리 디바이스들을 연결하여 고속 통신을 지원하기 위해 개발되었다. 피코넷(piconet)은 하나의 PNC (Piconet Coordinator)와 하나 이상의 디바이스(device)로 구성된다. 부모 피코넷(parent piconet)에 합류(association)한 디바이스는 PNC가 되어 자식 피코넷(child piconet)을 형성할 수 있다. 부모 피코넷과 자식 피코넷들로 구성된 메쉬(mesh) 네트워크에서는 멀티-홉(multi-hop) 통신이 가능하게 된다. 본 논문에서 메쉬 네트워크의 최대 레벨과 가용 슈퍼프레임 크기를 분석하고, 멀티-홉 전송을 위한 디바이스 탐색시간을 랜덤 메쉬 네트워크 환경에서 분석한다. 일정한 영역에서 디바이스 수가 증가함에 따라 형성되는 메쉬 네트워크의 레벨은 최대 약 1.9까지 가능하며, 가용 슈퍼프레임 크기는 약 52ms이고, 디바이스 탐색시간은 약 155ms 소요됨을 확인할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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