IEC 61850은 전력 설비 자동화를 위한 표준안이다. 이더넷을 사용하는 IEC 61850을 사용하면, 소규모 배전 변전소인 경우 그 가치보다 자동화하는데 더 많은 비용이 소요될 수 있다. 따라서 소규모 배전 변전소 자동화에는 적은 비용과 간편한 설치가 요구된다. 본 논문에서는 저렴하고 설치가 간편한 IEEE 802.15.4를 사용하고, 기존의 IEC 61850 장비와 연결하기 위해 라즈베리파이를 이용한 IEC 61850과 IEEE 802.15.4간의 브리지를 구현하였다. IEEE 1588을 사용하여, SV, GOOSE와 MMS 같은 IEC 61850 트래픽 성능 평가를 수행하였다. IEC 61850 요구 사항과 성능 평가 결과를 분석하여, IEEE 802.15.4의 적용 범위를 결정하였다.
스마트 그리드 응용에서 ICT(Information and Communication Technologies) 활용은 전력망을 효율성 있고 신뢰성 있게 구축할 수 있다. 전력 시설 내에서 필요한 정보를 교환하는 스마트 그리드 표준으로 IEC 61850이 채택되었다. 그러나 이더넷을 사용하는 IEC 61850과 같은 기술을 소규모 배전 변전소 자동화에 직접 적용하면, 소규모 배전 변전소 그 자체의 가치보다 더 많은 비용이 소요될 수 있다. IEEE 802.15.4 기술은 적은 설치비용과 설치의 용이성으로 인해 전력 설비 자동화 분야에서 관심을 받고 있다. 다소 덜 엄격한 성능이 요구되는 D1 소규모 배전 변전소에 IEEE 802.15.4를 이용하는 연구들이 진행되고 있다. 본 논문에서는 소규모 배전 변전소에 IEEE 802.15.4를 적용하고, 실제 장비들을 이용하여 성능분석을 수행 하였다. 성능 분석 결과를 IEC 61850 메시지 유형과 비교 분석하여 IEEE 802.15.4 적용 범위를 결정하였다.
최근 IT-BT-NT 융합의 대표적인 기술이며, wearable computing이나 healthcare와 같은 대표적인 응용분야를 포함하는 WBAN (Wireless Body Area Network)에 대해 IEEE 802.15.6 TG BAN을 중심으로 물리계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층 및 응용 계층 등에 대해서 표준화가 진행되고 있다. IEEE 802.15 WG는 2006년 11월에 Wireless Medical BAN IG를 SG로 승인하였으며, 2007년 11월, 제51차 IEEE 802 WPAN 본회의에서 TG BAN으로 최종 승격하였다. 따라서, 본고에서는 IEEE 802.15.6 TG BAN을 중심으로 WBAN 국내외 표준화 활동에 대해 고찰하고자 한다.
Coexistence of different wireless systems that share the 2.4 GHz ISM frequency band is becoming one of the most important issue. This paper presents a model of the interference that IEEE 802.11b affected by IEEE 802.15.4. The packet error rate (PER) of IEEE 802.11b under the interference of IEEE 802.15.4 is analyzed. The PER is obtained by using the bit error rate (BER) and the collision time. Further, this paper suggests a packet length to reduce the effect of the IEEE 802.15.4 interference and obtain a maximum throughput of the IEEE 802.11b. The analytical results are validated using simulation.
본 논문에서 QoS가 보장될 수 있는 IoT 망을 위한 IEEE802.15.4e TSCH(Time-Slotted Channel Hopping) 기술을 살펴보고 표준에서 다루지 않는 디바이스들 간의 협력에 의한 링크 스케줄링 방법에 대해서 제안한다. 네트워크에 조인하는 디바이스는 개선된 비콘을 스캔한다. 광고노드로부터 수신 한 개선된 비콘프레임은 디바이스들 간에 직접 통신이 가능한 링크 정보를 포함하고 있으며, 새로운 디바이스는 이를 통해 자신의 채널오프?과 타임슬롯을 결정하게 된다. 기존 단일채널 IEEE802.15.4와 본 제안을 활용한 TSCH 방식의 성능을 최대 스루풋과 최소 지연시간 관점에서 비교 분석한다.
최근 무선랜은 Wi-Fi를 채용한 스마트폰에 대한 활용 증가에 따라 무선랜에 기반을 둔 새로운 신규 기술들이 연구 되고 있다. IEEE802의 11번째 워킹 그룹에서 개발된 표준인 비면허대역(ISM)을 기반으로 802.11 b/g/a는 보편화된 무선랜 기술들이다. 용량을 극복한 IEEE 802.11n의 블루레이나 비압축 비디오전송에 한계를 극복한 IEEE802.11ac와 TVWS(TV White Space)를 이용한 IEEE802.af들의 기술에 대한 표준화들이 활발히 연구 되고 있다. 본 논문에서는 이러한 기술들을 바탕으로 운영되는 AP(Access Point)에 보안을 고려하여 전송성능을 측정하고 기존의 무선랜 환경과 비교 분석한다. 분석결과 보안설정을 적용하여 전송성능을 측정했을 경우 장애물이 있는 환경에서 기존의 전송성능보다 안정적이며, 전송시간의 단축을 확인 할 수 있었다.
프레임 집약 기법은 MAC 계층에서의 처리율 향상을 위한 기법으로, 새로운 무선랜 표준인 IEEE 802.11n에서는 MSDU 단위의 집약기법(A-MSDU) 과 MPDU 단위의 집약기법 (A-MPDU)을 지원한다. 본 논문에서는 IEEE 802.11n의 A-MPDU 기법을 릴레이 기반의 협력 통신환경에 적용하여 수신단에서 협력적으로 프레임을 복구할 수 있는 협력적 프레임 집약 기법을 제안한다. 제안한 협력적 프레임 기법은 채널 상태가 나쁜 경우에도 두 개 이상의 프레임을 수신하여 복구시키는 것이 가능하기 때문에 기존 기법에 비해 처리율을 향상시킬 수 있다. 성능 분석 모델을 통한 수치 분석 결과는 채널 상태에 따라 제안 기법이 기존의 릴레이 전송 기법 또는 직접적 전송 기법보다 성능이 더 좋아짐을 보여준다.
본 논문에서는 5.8GHz 무선랜에 적용할 수 있는 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 제작된 전력증폭기는 2단으로 구성되며 측정결과 중심주파수 5.8GHz에서 21.6dBm의 PldB 출력전력과 100MHz 대역에서 17.6dB 이득과 -17.8dB 이하의 입력반사손실을 얻었다. 설계된 전력증폭기의 왜곡과 출력 ACPR 관계를 분석하기위해, 최대 54Mbps의 전송속도를 가지는 IEEE 802.11a OFDM 변조부와 송신부를 모델링하였다. 전력증폭기의 비선형특성은 behavioral model을 이용하여 AM-to-AM과 AM-to-PM으로 모델링하였으며, 위상 왜곡에 따른 출력스펙트럼 특성을 해석하였다. IEEE 802.11a 무선랜 시스템의 요구 출력스펙트럼 마스크를 만족하기위한 PldB로부터 back-off값을 구하기 위하여 위상왜곡에 따른 전력증폭기의 ACPR 특성을 시뮬레이션하고 사전왜곡방식을 이용하여 증폭기의 위상왜곡을 변화시키며 측정한 결과와 시뮬레이션 특성을 비교 제시하였다.
본 논문에서는 IEEE 802.11i 무선 랜 보안을 위한 AES(Advanced Encryption Standard) 기반 CCMP (Counter mode with CBC-MAC Protocol) 코어의 설계에 대해서 기술한다. 설계된 CCMP 코어는 데이터의 기밀성을 위한 CTR(counter) 모드와 인증 및 데이터 무결성 검증을 위한 CBC 모드의 동작이 두개의 AES 암호 코어로 병렬처리 되도록 설계되어 전체 성능의 최적화를 이루었다. AES 암호 코어에서 하드웨어 복잡도에 가장 큰 영향을 미치는 S-box를 composite field 연산 방식을 적용하여 설계함으로써 기존의 LUT(Lookup Table) 기반의 구현방식에 비해 게이트 수가 약 27% 감소되도록 하였다. 설계된 CCMP 코어는 Excalibur SoC 장비를 이용하여 H/W-S/W 통합 검증을 수행하였으며, 0.35-um CMOS 표준 셀 공정으로 MPW 칩으로 제작하고, 제작된 칩의 테스트 결과 모든 기능이 정상 동작함을 확인하였다. 설계된 CCMP 프로세서는 약 17,000개의 게이트로 구현되었으며, 116-MHz@3.3-V의 클록으로 안전하게 동작하여 353-Mbps의 성능이 예상되어 IEEE 802.11a와 802.11g 표준의 MAC 성능인 54-Mbps를 만족한다.
미래 근거리망, 도시망 및 광역망을 위해 최근에 표준화된 IEEE 802.17 레질런트 패킷링의 공정성 제어 방식은 비대칭 과부하에서 지연지터 특성을 악화시키고 대역폭 손실까지 초래하는 문제점을 갖고 이다. 본 논문은 이러한 문제를 해결하기 위해 기존 방식과 호환성을 유지하는 대역폭 재분배 기반 공정성 제어 방식을 제안한다. 제안된 방식에서 체증노드는 상단노드들의 병목링크 사용을 통제한 결과 얻어지는 병목링크의 가용 대역폭을 측정하고 대역폭이 더 필요한 상단노드의 수를 추정하여 최적 공정속도를 계산하며, 계산된 공정속도를 상단노드로 통보하여 가용 대역폭을 재분배 한다. 성능평가 결과 단 2회의 재분배 시도로 가용 대역폭의 95%를 공평하게 분배하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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