본 논문은 현재 무선 LAN 환경에서 적용되고 있는 매체접근제어 프로토콜인 IEEE 802.11 CSMA/CA를 이용함으로써, 음성 위주의 항공이동통신에서 음성과 데이터 채널을 통합하여 사용하도록 하고 있다. 또한, 표준으로 제정되어 있는 기존의 CSMA/CA 매체접근제어 프로토콜에 대한 이해를 바탕으로 성능 개선 방안을 제안하였으며, 이를 바탕으로 채널 효율을 향상시켰다. IEEE 802.11 매체접근제어(MAC, Medium Access Control) 프로토콜은 데이터 유형에 따라 채널을 두 개의 구간(PCF와 DCF 구간)으로 나누어 전송하도록 하고 있다. 본 논문에서는, 데이터 유형별로 적용되는 구간 중, DCF 구간에서의 패킷간의 충돌 가능성을 줄임으로써 데이터 전송 효율을 높이는데 주안점을 두고 있다. 제안 방안으로는 경쟁 구간에서의 전송에서 충돌에 따른 손실을 보완할 수 있도록 Wireless Window Protocol(이하, WWP)을 적용한 후 전송 과정을 제어하였다. Hidden 터미널의 영향이 적으므로 가시권내 통신에 적합한 기존의 2-Way CSMA/CA 프로토콜을 항공통신에 적용하여 상태 천이 과정을 5개에서 6개로 세분화하였고, 주어진 확률에 의하여 나누어진 두 개의 그룹별로 상태 천이 과정을 다르게 적용하였다. 따라서, 채널이 한 항공기에 의해 점유되는 PCF를 제외한, DCF 구간에서의 데이터 전송 효율을 높일 수 있었다. 시뮬레이션은 채널 대역폭과 패킷 크기 등을 파라미터 값으로 하여 수행하였으며, 시뮬레이션 결과 CSMA/CA에 비해 새로 제안한 알고리즘이 데이터 전송 과정에서 발생하는 충돌 가능성을 감소시킴으로써 성능이 향상됨을 알 수 있었다.
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식은 주파수 선택적 페이딩 (frequency selective fading)과 협대역 간섭 (narrwband interference)에 강한 전송 방식으로 대용량 데이터 통신에 적합하다. 하지만, OFDM 신호는 독립적으로 변조된 많은 부반송들로 구성되므로 이들이 동위상으로 더해질 때 신호의 진폭이 증가하여 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 문제가 발생한다. 본 논문에서는 OFDM 시스템의 PAPR 문제를 해결하기 위해 반복구조의 clipping과 filtering 기법을 적용하고, 이로 인해 발생되는 대역 내 왜곡을 EVM (Error Vector Magnitude)을 이용하여 보정하는 기법을 제안하였다. 이 기법은 PAPR 감소는 물론 clipping에 의한 대역 내 왜곡을 감소시킬 수 있다. 제안하는 알고리즘을 무선 통신 시스템에 적용하였을 때 PAPR 감소 효율과 EVM, BER (Bit Error Rate) 성능을 시뮬레이션을 통해 분석했다.
해상통신은 인명 안전을 위한 중요 통신으로 국제적으로 보호되어 왔다. 뿐 만 아니라 지구 전역을 커버하기 위해 전송 특성이 좋은 LF/MF/HF대역의 통신시스템 및 위성 시스템이 이용되고 있다. 최근에는 통신 기술의 발달로 육상이동통신 기술을 해상 및 항공에 확대하려는 시도가 꾸준히 진행되고 있다. 통신 기술의 급속한 발전으로 해상 및 항공 통신망은 기존 음성 위주의 통신망에서 멀티미디어를 처리할 수 있는 디지틀망으로의 전환이 시급히 필요하게 되었다. 대부분의 아날로그 시스템은 디지틀 시스템으로 전환되고 있으며 데이터를 이용해서 보다 정확한 정보를 제공해서 해상 안전을 높이고 있으며 기존 개별 장비를 시스템화하여 주파수를 효율적으로 활용하고 사용을 편리하게 할 수 있도록 하고 있다. DSC, AIS 등 이미 많은 디지틀 장비들이 국제 해상 통신에 이용되고 있으며 해상 통신 시스템을 종합화해서 해상안전을 제고하기 위해 IMO를 중심으로 주진 중에 있다. 그러나 연근해 해상 통신 시스템은 SOLAS조약에서 제외되어 있으므로 나라마다 다양하게 개발되고 있다. 특히 연근해에서 중요한 MF/HF/VHF대역 시스템을 각 국이 경쟁하면서 현대화를 추진하고 있으며 ITU-R을 통해서 표준화를 주도하려고 노력하고 있다. 본 고에서는 연근해 핵심 통신망을 구성할 HF/VHF대역 시스템에 대한 기술을 분석하고 기술하였다.
본 논문에선 Binomial확률을 이용한 재전송 슬롯 선택방식과 충돌해결과정의 수정을 통하여 CSMA/CA 프로토콜을 항공용 VHF통신에 적합하게 변형시켰다. 일반적으로 CSMA/CA 프로세스는 경쟁 서비스에서 충돌이 일어났을 때 재전송 지연시간만큼 기다리게 되고 경쟁윈도우의 크기가 두 배로 커진다. 이로 인해 부하가 증가하면 지연시간이 커지고 처리량이 감소하며 이를 해결하기 위해 본 논문에선 충돌 플래그를 이용하여 본래의 CW의 크기 변화 과정을 변형시켰으며, CSMA/CA 전체 상태 천이 과정에서 충돌 시의 과정을 좀더 적게 거치도록 하였다. 시뮬레이션을 수행한 결과 부하가 증가하여도 처리량 및 지연 시간에 좋은 특성을 나타내었으며 제안된 프로토콜은 항공용 VHF 통신에 적합함을 확인하였다.
현대사회는 대부분의 생활을 전자기기를 통해 생활하며 전자기기가 없어서는 안 되는 사회가 되었다. 전자기기의 사용을 제어할 수 있으면 어떨까 라는 생각과 함께 전기 사고로 인한 화재와 전기 사용으로 인한 불안감이 증가하고 있는 점에 주목하였다. 요즘 사회는 전자기기의 사용이 증감함에 따라 대기 전력에 대한 이슈 또한 증가하면서 대기 전력에 관한 관심이 증가하고 있으며 이를 줄이기 위한 정부와 지자체에서 다각도의 노력이 진행 중이다. 매년 1천 건 이상의 전기로 인한 사고가 발생하며 사망자는 50명을 넘어가고 있다. 이러한 위험성을 줄이고 전기로 인한 사고를 예방하기 위해 아두이노와 앱을 무선통신하여 가전제품의 전력사용량을 확인할 수 있으며, 애플리케이션을 통한 제어가 가능하고 전력사용량에 따른 전기세의 계산 또한 가능한 '원격제어가 가능한 스마트 멀티플러그 시스템'을 계발하게 되었다.
현대에 흔히 쓰이는 도어락은 안전과 보안등의 목적과 편리함을 목적에 두고 있다. 실제로 그전에 쓰던 열쇠보다 더 편리하고 분실염려도 없고 복제키 등으로 인한 사건, 사고로 인한 범죄율이 줄어들었다. 도어락은 사용자가 손으로 직접 비밀번호를 입력하여 잠금을 해제하는 방식이고 이 과정에서 도어락에 지문이나 표시가 남으며 비밀번호가 주위에 쉽게 노출될 수 있다. 본 논문은 위의 문제를 해결하기 위해 아두이노로 라즈베리파이와 앱을 무선 통신하여 '원격 제어가 가능한 스마트 도어락'을 고안했다. 아두이노 와이파이 모듈을 통해 스마트폰으로 도어락을 원격으로 제어할 수 있으며 라즈베리파이 카메라 모듈과 초음파 센서를 통해 도어락에 접근하는 사람을 감지하고 확인할 수 있다. 이 기능으로 범죄를 예방할 수 있으며 자녀들의 귀가 여부도 확인할 수 있고 문을 열어줘야 할 상황에 비밀번호 노출없이 문을 열어줄 수 있다.
본 연구에서는 항공화물 터미널 내에서의 항공화물 관리를 위해 RFID(Radio Frequency Identification, 무선인식)를 기반으로 하는 실시간 모니터링시스템개발을 소개한다. 시스템의 개발에 앞서 필요한 기능을 구현하고 개발 프레임워크를 구성하기 위해 인천공항 화물 터미널을 대상으로 요구사항을 분석하였으며 요구사항 분석에 따라 실시간 관리 기능을 구현하기 위해 RFID 기술에 대한 도입 방안을 연구하였다. RFID 기술의 적용 가능성을 실험하기 위해 인천공항 화물 터미널에서 RFID 장비들에 대한 성능을 실험하였고 예상되는 문제점들에 대한 분석을 위해 동일한 지점에서의 전파환경을 분석하였다. 위의 연구 결과들을 토대로 항공화물에 대한 모니터링 솔루션의 전체적인 시스템 구성은 EPC 네트워크를 기반으로 하였으며 시스템 구현의 유연성 및 확장성을 고려하여 시스템 아키텍처에 비즈니스 모델에 대한 시스템적인 정의를 위한 BPM(Business Process Modeling)솔루션을 도입하고 모니터링 솔루션은 웹 기반으로 개발하였다.
큐브위성 관제를 위해 국제전기통신연합(ITU, International Telecommunication Union)에서 할당하고 있는 아마추어 주파수 가운데 3개의 주파수 대역(VHF/UHF/S-band)에 대하여, 큐브위성 지상국을 보유하고 있는 국내 10개 기관 사이트의 전파환경을 24시간 동안 각각 측정하였다. 측정된 결과를 바탕으로 큐브위성의 하향 교신주파수에서의 지상국 주변 전파잡음과 큐브위성 RF 통신링크에서 허용가능한 지상국 주변의 간섭잡음 요구조건을 비교하여 영향성을 분석하였다. 분석 결과 S 대역 환경은 다양한 무선 기기의 주파수가 혼재되어 사용되므로 지상국 주변 전파환경을 고려하여 큐브위성의 하향 교신주파수를 선정하여야 하고 아울러 RF 통신링크 설계나 지상국 시스템을 구성하여야 함을 확인하였다.
전시 상황에서 군용 항공기의 통신 시스템은 재밍(Jamming)에 노출되어 있으며, 아군의 무선통신에 대한 재밍 시도가 있는 환경에서도 원활한 항공작전을 수행하기 위해서는 항재밍 성능이 높은 통신장비를 탑재하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 무선통신에 적용될 수 있는 재밍과 항재밍(Anti-Jamming) 기술에 대해 세부적으로 확인하고, 주파수 도약 방식 차세대 항재밍 무전기의 제원 차이와 이러한 변화에 따른 항재밍 성능 개선에 대해 공개된 자료 범위 내에서 간략하게 분석하였다. 또한 국산 신형 항공기 설계 시 고려해야 할 점과 현재 운영중인 항공기에 차세대 항재밍 통신장비 탑재 가능성을 확인하였으며 차세대 항재밍 통신장비의 항재밍 능력 향상이 갖는 전술적 유용성에 대해 확인하였다.
본 논문에서 자동제어를 이용하여 양어업에 쓰이는 큰 수조를 관리하고, 수온과 탁도를 측장하고 관리자에게 수조 안에서의 환경 및 정보를 제공할 수 있는 스마트 수조에 대해서 기술한다. 기존의 양어업의 경우, 작업 연령의 고령화, 노동 인구 감소 등 심각한 문제가 발생되고 있어 양어업의 노동의 질이 현저히 감소 되고 있다. 본 프로젝트에서는 작업자의 부재 상황에서도 블루투스 무선통신을 활용하여 실시간으로 수조 환경에 대한 정보를 수신받을 수 있고, 수조를 자동화함으로써 급격한 기후변화로 인한 어류 및 어패류의 집단폐사에 대한 대비도 가능하다. 이를 구성하기 위해서 아두이노 메가 2560 메인으로 선택하여 많은 핀들을 연결 하였고, 블루투스 모듈을 통해서 실시간으로 정보를 수신받고, 간단한 조작이 가능하여 노동인구에 대한 문제를 해결할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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