• 한국멀티미디어학회논문지
• /
• 제14권12호
• /
• pp.1572-1582
• /
• 2011

The rapid growth of UnderWater Acoustic Sensor Networks (UW-ASNs) has led researchers to enhance underwater MAC protocols against limitations existing in underwater environment. We propose the customized robust real-time packet inspection mechanism with addressing the problem of the search for the data packet loss and network performance quality analysis in UW-ASNs, and describe our experiences using this approach. The goal of this work is to provide a framework to assess the network real-time performance quality. We propose a customized and adaptive mechanism to detect, monitor and analyze the data packets according to the MAC protocol standards in UW-ASNs. The packet analyzing method and software we propose is easy to implement, maintain, update and enhance. We take input stream as real data packets from sniffer node in capture mode and perform fully analysis. We were interested in developing software and hardware designed tool with the same capabilities which almost all terrestrial network packet sniffers have. Experimental results confirm that the best way to achieve maximum performance requires the most adaptive algorithm. In this paper, we present and offer the proposed packet analyzer, which can be effectively used for implementing underwater MAC protocols.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제39권3호
• /
• pp.268-273
• /
• 2015

최근 세계 각국에서 해양자원을 확보하고 해양환경 변화를 연구하기 위해 수중 센서 네트워크 관련 연구를 활발히 진행하고 있다. 현재 사용 중인 상용모뎀은 주로 특수목적용으로 장거리, 고가, 큰 소모전력, 대형 등의 특징을 지녀수중 센서 네트워크 구현에는 적합하지 않다. 이 논문에서는 비동기식 BFSK (Binary Frequency Shift Keying) 변조방식에 따른 간단한 수신회로, 초 저전력의 MCU (Micro Control Unit), 비교적 적은 연산량과 간단한 구현으로 동기 및 수신성능을 높이는 직교부호를 사용하여 수중 센서 네트워크에 적합한 소형 저전력 수중통신 모뎀을 구현한다. 다중경로가 심한 수조 및 외해 양식장에서 성능평가를 수행하여 $10^{-4}$ 미만의 비트오류율로 통신하는 것을 보인다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제36권7B호
• /
• pp.886-891
• /
• 2011

본 논문은 수중 센서 네트워크에서 효율적인 하향링크 멀티캐스트 데이터 전송기법을 제시하였다. 기존에 센서 네트워크에서 많은 멀티캐스트 전송 기법이 제안되었지만, 배터리를 지속적으로 공급받거나 충전시키기 어려운 환경에 있는 수중 센서 네트워크에 특화된 멀티캐스트 기법은 없었다. 본 논문에서는 이를 위하여 수중 센서 네트워크에서의 멀티캐스트 두 가지 특성을 파악하여 이를 알고리즘에 적용하였다. 싱크 노드에서 목적지 노드들의 위치 정보를 가공하여서 각도 정보를 추출하였고, 이렇게 추출한 목적지 노드들의 각도 정보를 바탕으로 가상의 유클리디언 스테이너 포인트를 이용한 최적의 멀티캐스트 전송 알고리즘을 제안하였다. 본 알고리즘은 저 계산 능력과 제한된 전송파워를 가지는 수중 센서 네트워크에서 구동하기에 알맞음을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 제안한 방식은 기존의 방식들에 비하여 감소된 전송 전력과 감소된 라우팅 계산량을 보였다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제39C권6호
• /
• pp.457-465
• /
• 2014

본 논문에서는 수중음향센서네트워크의 수중 통신 프로토콜 시험을 위해 구축한 해상시험환경을 소개하고 상용 모뎀을 이용하여 실시한 및 매체접속제어기법(Medium Access Control: MAC)의 시험결과를 제시한다. 본 시험에서는 패킷 충돌을 회피하기 위해 기존 지상환경에서 많이 사용되는 반송파감지기반의 충돌회피기법(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance: CSMA/CA)을 사용하였으며 수중 통신 프로토콜로서의 가용성을 검증하였다. 시험에 사용된 네트워크 노드는 Benthos사의 상용 수중 모뎀과 ATmega2560 제어보드를 이용하여 구성하였다. 시험의 체계적 관리와 시험과정 관찰을 용이하게 하기 위해 각 노드가 GPS신호를 수신하여 자신의 위치를 파악할 수 있도록 하였으며 라디오주파수(Radio Frequency: RF) 인터페이스를 통해 위치정보 및 수중채널을 통해 송수신되는 패킷의 정보를 지상으로 보고할 수 있도록 했다. CSMA/CA 프로토콜을 수중환경에 적용하기 위해 4-way 핸드셰이킹동작에 사용되는 네 종류의 제어패킷 RTS(Request To Send), CTS(Clear to Send), DATA, ACK(Acknowledgement)을 수중환경에 맞게 설계했다. 시험을 통해 CSMA/CA 프로토콜의 실제 수중환경에서의 가용성을 검증할 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
• /
• pp.633-636
• /
• 2011

본 논문에서는 수중 센서 네트워크를 위한 경쟁 기반 매체 접근 제어 (MAC) 프로토콜들의 성능을 분석한다. 다양한 수중 네트워크 환경을 모사한 Qualnet 기반의 수중 네트워크 시뮬레이터를 이용하여, ALOHA, CSMA, CSMA-RTS-CTS 및 CSMA-RTS-CTS-ACK 프로토콜 등의 성능을 수신 패킷의 수와 종단간 전송 시간 측면에서 비교한다. 시뮬레이션 결과를 이용하여, 향후 수중 네트워크 개발 시 경쟁 기반 MAC 프로토콜을 선택하는데 참고할 수 있는 지표를 제시한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제9권2호
• /
• pp.504-527
• /
• 2015

Underwater wireless sensor networks (UWSNs) are similar to the terrestrial sensor networks. Nevertheless, there are different characteristics among them such as low battery power, limited bandwidth and high variable propagation delay. One of the common major problems in UWSNs is determining an efficient and reliable routing between the source node and the destination node. Therefore, researchers tend to design efficient protocols with consideration of the different characteristics of underwater communication. Furthermore, many routing protocols have been proposed and these protocols may be classified as location-based and location-free routing protocols. Pressure-based routing protocols are a subcategory of the location-free routing protocols. This paper focuses on reviewing the pressure-based routing protocols that may further be classified into non-void avoidance protocols and void avoidance protocols. Moreover, non-void avoidance protocols have been classified into single factor based and multi factor based routing protocols. Finally, this paper provides a comparison between these protocols based on their features, performance and simulation parameters and the paper concludes with some future works on which further study can be conducted.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2012년도 추계학술발표대회
• /
• pp.20-23
• /
• 2012

최근 해양자원의 중요성이 대두됨에 따라, 해양환경을 모니터링 하기 위해 Underwater Acoustic Sensor Networks(UW-ASN)가 활발히 연구되고 있다. UW-ASN 는 해양환경에 대한 데이터를 Sensing, gathering 하고 이를 Monitoring Center로 delivering 하는 Mission 을 수행한다. 이 논문에서는 해양에서 수집한 데이터를 수질 자동 측정망(TMS: Tele Monitoring System)에 전송하기 위해, 음파통신을 통해 수신된 해양 데이터를 수질 자동 측정망의 규격에 맞는 데이터로 변환시키고 CDMA 통신을 통해 가상의 TMS에 전송하는 Gateway 구현을 제안한다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제15권12호
• /
• pp.2687-2696
• /
• 2011

해양 센서 네트워크에서 클러스터링 문제는 네트워크 수명 및 확장성을 향상시키기 위한 문제 중 하나이다. 본 논문은 모든 노드가 클러스터 헤더를 통하여 싱크 노드로 데이터를 전송하는데 사용되는 전송 에너지를 최소화할 수 있는 클러스터링 문제의 최적 결과를 찾는 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 네트워크에서 노드의 수가 증가하면 적절한 클러스터 구성을 위한 계산량은 급격히 늘어나게 된다. 본 논문에서는 적정한 시간 내에 최적의 클러스터 구성을 위한 유전 알고리즘을 제안하며, 효율적인 검색을 위해 유전 알고리즘의 효과적인 이웃해 생성 동작을 제안한다. 제안된 알고리즘은 전송 에너지와 실행시간 관점에서 성능을 평가하며, 평가 결과에서 제안된 알고리즘이 해양 센서 네트워크에서 클러스터를 효과적으로 구성함을 보인다.

• 한국음향학회지
• /
• 제30권2호
• /
• pp.86-91
• /
• 2011

In the underwater communications, the acoustic channel is in poor communication conditions, such as long propagation delay, narrow bandwidth, and high bit-error rate. For these bad acoustic channels, we propose an efficient automatic repeat request (ARQ) for multi-hop underwater network by using the concepts of concurrent bi-directional transmission, multiple sub-packets, and overhearing data packet instead of the acknowledgement signal. Our results show that the proposed ARQ significantly reduces the transmission latency especially in high BER compared with the existing Stop and Wait ARQ.

• 한국멀티미디어학회논문지
• /
• 제13권1호
• /
• pp.122-132
• /
• 2010

해양 환경 분석은 해양탐사에 필수적인 정보들을 제공한다. 그러나 해양 환경은 해류에 의한 노드의 이동과 염수에 의한 부식, 전파감쇠와 다중경로 발생, 그리고 센서 노드 설치의 어려움 등 다양한 환경변수가 존재한다. 따라서 해양 데이터 통신은 지상통신 환경과는 달리 이러한 환경적 제약 요소로 인해 해양 환경의 데이터들을 수집하는 과정이 복잡하고 힘들다. 이를 해결하기 위해 해양 환경과 유사한 경포호에서 실제 실험을 통해 수질 환경 모니터링을 위한 해양 데이터 통신망을 구축한다. 따라서 본 논문은 경포호 환경 모니터링 시스템의 구축을 통해 환경적 장애요소를 극복하고 해양 환경 모니터링을 위한 센서 노드들의 배치, 그리고 통신 환경의 효과적인 구조를 정의하는데 목적이 있다.