• 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.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2012년도 제46차 하계학술발표논문집 20권2호
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• pp.379-380
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• 2012

수중 음향 센서 네트워크(Underwater Acoustic Sensor Network, UW-ASN) 환경에서 센서노드간 데이터를 안전하게 전송하기 위해 우선적으로 암호화 알고리즘을 사용하지만, 암호화 알고리즘만으로는 충분한 안전성을 제공하지 못한다. 암호화 알고리즘은 기밀성을 제공하지만 무결성은 제공하지 못하기 때문이다. 그렇기 때문에 수중 통신 환경에서도 암호화 기술 이외에, 전송된 데이터가 변경되지 않고 안전하게 전송되었다는 무결성을 보장할 수 있는 암호화 기술이 적용되어야 한다. 이에 본 논문에서는 무결성 보장을 위한 메시지 인증 기술에 대한 연구를 진행하며, 수중 환경에 가장 적합한 메시지 인증코드(MAC)의 도출을 위한 분석 절차를 제안한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2020년도 추계학술발표대회
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• pp.156-159
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• 2020

본 논문은 수중 다중 매체를 사용하는 수중 무선 통신 네트워크에서 수중 다중 매체 라우팅을 지원하는 프로토콜 계층 모델을 제안한다. 이 모델은 상향식 방식의 모델로써 각 물리 매체가 갖는 장점을 대부분 활용하여 수중 통신에 활용할 수 있는 장점이 있으며, 이 모델에 대한 프로토콜 계층 구조, 수중 노드와 수중 통신 매체에 부여되는 주소, 프로토콜 계층별 주요 기능과 인터페이스를 제시한다. 논문에서 제시된 수중 다중 매체를 위한 프로토콜 계층을 통해 수중 다중 매체 통신의 기반이 될 수 있으며, 제안한 프로토콜 계층 모델 기반으로 실제 구현 시 불안정한 수중 통신 환경에서 안정적으로 통신에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권12호
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• pp.1769-1777
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• 2009

With the advent of the ubiquitous technology age, the progress of network technology has enabled a robust sensor communication, not just in cities, but also in poor surroundings such as deserts, polar regions, or underwater environments. In this paper, we propose a Multiple Acknowledgement (MA) technique to replace the conventional Automatic Repeat request (ARQ) technique. The MA mechanism is to send an Ack to many receivers simultaneously. The CH (master, coordinator) of the unit cluster broadcasts a Beacon frame where Ack information of the previously transmitted data is included. This technique can reduce the number of transmissions and overhead significantly. The proposed technique is a scheme improving the efficiency of an underwater sensor network where the uplink data transmission is the mainstream. The Performance of the ARQ, Block Ack, Pervasive Block Ack and the proposed method were compared with one another and analyzed. The proposed method showed significant performance improvement as compared with the ARQ, BA, and PBA in its channel efficiency.

• 한국통신학회논문지
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• 제39C권2호
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• pp.199-208
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• 2014

코드 분할 다중 접속 기법은 주파수 선택적 페이딩에 강인하고 높은 주파수 재사용 효율 특성으로 인해 열악한 수중 환경에서의 유망한 매체 접속 제어 기법으로 많은 연구가 진행되고 있다. 또한 최근 수중 매체 접속 제어기법의 성능 분석이 모의실험을 통해서 뿐만 아니라 해상 및 저수지에서의 실제 실험을 통해 이뤄지고 있다. 이에 본 논문에서는 수중 코드 분할 다중 접속 기법의 순방향 링크에 대한 트랜스시버를 설계한다. 수조 실험을 통해 코드 분할 다중 접속 기법의 수중 환경 적용 가능성을 검증하며, 수조 실험으로 얻어진 결과를 바탕으로 개선된 성능의 트랜스시버를 설계하고 모의실험과 저수지 실험을 통해 성능 개선을 확인한다. 사용자 데이터는 월시 부호를 사용하여 다중화되며, PN 획득 과정을 통해 위상 오류 정정 및 PN 부호 역확산을 수행한다. 또한 성능 향상을 위해 인터리빙 기법과 높은 오류 정정 효율을 가지는 채널 부호화 기법을 사용한다. 결과적으로 두 개의 다중화 데이터는 모두 오류 없이 복원되었으며, 세 개, 네 개의 다중화 데이터는 15% 이하의 오류율로 복원되었다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권4호
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• pp.106-114
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• 2015

수중 음파 센서 네트워크의 다각적인 발전에도 불구하고 네트워크상에서의 연결이 손실되는 경우가 여전히 존재한다. 특히 해양 환경에서 네트워크상의 연결 중에 발생할 수 있는 연결 단절을 유발하는 많은 다양한 문제점으로 인해 이를 보완하기 위해서 수중 음파 통신 네트워크를 위한 새로운 테스트 메커니즘이 필요하다. 본 논문에서는 통신 프로세스의 문제점 및 에러가 발생하는 위치를 식별하기 위해서 장애 없이 네트워크 배포시 가장 중요한 부분들에 대해 조사할 수 있는 방법을 제안한다. 수중 음파 통신 네트워크(UWASN)를 위한 Step-wised Out-test 메커니즘을 도입하고 실험을 통하여 out-test 기능을 이용한 수중 단말의 작동을 엄격하게 점검하였다. 구현 및 실험 결과를 통해서 Out-test 기능의 유용성 및 우수성을 입증하였고 향후 가능한 개선을 제시하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 춘계학술대회
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• pp.336-339
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• 2011

실시간 위치 인식 및 추적 시스템에서 다수의 이동노드가 존재하는 경우 매우 복잡한 데이터 흐름이 발생한다. 단일 게이트웨이가 존재하는 네트워크에서 센서 노드가 수집한 각 종 데이터는 시간이 경과함에 따라 일정한 경로를 따라 전송된다. 멀티게이트웨이가 존재하는 네트워크 구성에서는 수집된 데이터가 단순한 경로가 아닌 다양한 경로를 따라 전송된다. 이러한 데이터는 많은 노드에서 혼잡을 발생시켜 네트워크 성능을 크게 저하 시킨다. 본 논문에서는 기존의 연구와 달리 멀티 게이트웨이를 갖는 수중센서 네트워크 환경에서 효율적인 통신을 위하여 각 노드들 간의 데이터 충돌을 최소화하고 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있는 MAC(Media Access Control) 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜에서 데이터 전송을 원하는 소스 노드는 하나의 RTS 패킷을 이용하여 다수의 목적 노드와 한번에 채널 예약을 한다. 소스 노드는 이웃 노드와의 측정된 전파지연 정보를 이용하여 CTS 응답 시간을 스케쥴링(Scheduling) 함으로써 충돌 없이 채널을 예약한다. 예약이 완료된 후 소스 노드는 여러 목적 노드에서 순차적으로 DATA 패킷을 충돌 없이 전송한다. 제안된 프로토콜은 시뮬레이션을 통해 기존 연구에서 제안된 방법과 성능을 비교하고 결과를 분석 및 평가한다. 성능 비교 분석결과, 제안된 방법이 더 좋은 효율과 지여 등의 성능을 가짐을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.50-60
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• 2015

수중 음향네트워크에서 노드의 위치와 이동속도에 따라 변화하는 전파지연 시간을 추정하여 시간 블록이라는 새로운 슬럿 단위로 노드들의 전송 스케줄을 설정하는 Block-Time-Bounded Time Division Multiple Access (BTB-TDMA) 매체접속제어 방식이 제안되었다. 본 논문에서는 노드의 이동으로 인해 상향(uplink)과 하향(downlink)의 전파지연이 비대칭적이 되고, 이에 따른 수신 충돌이 BTB-TDMA의 성능에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통해 분석한다. 이를 위해 전파지연 비대칭성으로 인한 수신 충돌률, 채널접속지연, 채널효율을 수학적으로 모델링하고, 수중노드의 수, 네트워크 범위, 수중노드의 이동 속도에 따라 BTB-TDMA 시간 블록의 길이를 변화시켜 광범위한 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션 결과의 분석을 통해, 네트워크 환경에 따라 수신 충돌을 최소화 하면서, 채널 접속지연과 채널효율 성능을 최대화할 수 있는 시간 블록 값을 도출할 수 있는 성능지표를 제시한다.