• 한국음향학회지
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• 제33권5호
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• pp.341-350
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• 2014

본 논문에서는 수중음향 센서 네트워크에서 자기 조직화 기법을 활용하는 에너지 효율적 클러스터링 기법을 제안한다. 제안 기법은 클러스터 헤드 선출에 각 노드의 배터리 잔여량 정보와 이웃 노드의 수를 고려하며, 클러스터 헤드의 배터리 잔여량이 특정 수준 이하로 떨어졌을 경우에만 클러스터 재구성을 수행함으로써 노드의 에너지 소모를 줄이고 네트워크 전체에 에너지 소모를 분산시켜 네트워크의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 클러스터 헤드는 클러스터 멤버 노드로부터 수집한 데이터를 다중 홉 중계 방식으로 싱크 노드에 전송하여 에너지 소모를 줄인다. 컴퓨터 모의실험을 통해, 일정 시간 경과 후 전체 노드의 배터리 잔여량의 합, 생존 노드의 수, 네트워크 구성 단계에서의 에너지 소모량, 전체 노드의 에너지 소모 편차 등을 구하고 대표적 클러스터링 기법 중의 하나인 LEACH 기법과 비교 및 분석한다. 모의실험 결과, 제안 기법이 LEACH 기법에 비해 네트워크 운용 시간을 두 배 향상시킬 수 있으며, 전체 노드의 에너지 소모 편차 또한 감소시킴을 알 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권4B호
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• pp.405-411
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• 2011

최근 해양 환경 모니터링과 해양 개발에 대한 관심이 증대됨에 따라 수중 무선센서네트워크 구성 및 이를 위한 저전력 수중 통신 모뎀에 대한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 이에 본 논문에서는 초소형 무지향성 트랜스 듀서를 탑재한 수중 음향 통신 모뎀을 설계하고 구현한다. 또한, 개발한 모뎀을 사용하여 수조와 실외 환경에서 공급 전압과 통신 거리에 따른 성능 실험을 실시하고 결과를 분석한다. 실외 환경에서의 실험 결과에 의하면, 개발한 모뎀에 12 V를 공급하였을 때 40 m 거리에서 200 bps, $10^{-3}$ 비트오율로 단방향 수중 무선 통신이 가능하였다. 본 논문에서 구현한 모뎀은 초소형, 저전력, 무지향성 특성을 가지므로 수중 무선센서네트워크에 기반한 다양한 응용 시스템에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권6B호
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• pp.689-696
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• 2011

본 논문에서는 PSK(Phase-Shift-Keying) 변조와 PPM(Pulse Position Modulation) 방식의 혼합형이라 볼 수 있는 PSSK(Phase Silence Shift Keying) 변조 방식을 수중 통신에 적용한 결과를 제시한다. 수중 통신 시스템의 성능은 수중 채널 특성에 영향을 많이 받는다. 특히, 잔향 및 다중 경로(Multi-path)로 인한 지연 확산은 데이터 전송 시 인접 심벌간의 간섭 (ISI : Inter Symbol Interference)을 발생시켜 통신의 성능을 저하시킨다. 또한 수중 센서 네트워크인 경우 그 운용 환경의 특수성으로 언해 전력 효율적인 측면도 시스템 구성의 중요한 고려 요소가 된다. PSSK 변조 방식은 2개의 직교 심별을 전송하는 방식으로 한 주기 내에 silence 구조댄 사용함으로써 전력 사용을 절반으로 줄일 수 있다. 이로 인해 변조 심벌간의 거리를 늘려 BER(Bit Error Rate) 성능을 향상 시킬 뿐만 아니라 송신 전력을 낮추어 전력 효율적인 측면의 성능 향상도 기대 할 수 있다. 근거리 해상 실험 결과 QPSK 변조 방식인 경우 BER이 $3.19{\times}10^{-1}$ 이였으며, PSSK 인 경우 BER이 $2.89{\times}10^{-1}$ 이었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제35권10호
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• pp.811-816
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• 2011

이 논문에서는 저전력 통신 기법 가운데 하나인 PSPM(Phase Shift Pulse position Modulation) 전송 기법이 근거리 수중음향 채널에서 어떠한 성능을 나타낼지 고찰하기 위해 해상실험을 통해 분석하였다. PSPM은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)와 PPM(Pulse Position Modulation) 기법을 서로 혼합한 형태로 WBAN(Wireless Body Area Network) 시스템에서 저전력 통신을 위해 제안된 기법이다. 이는 기존의 일반적인 전송 방식에 비해 대역효율은 떨어지지만 전력효율은 증가하는 것으로 알려져 있다. 이 논문에서는 실해역에서 취득한 PSPM 데이터를 통해 BER 성능을 분석한다. 실험 결과 QPSK의 경우 총 56,000개의 전송 데이터 비트 중 오차 비트 수가 3,384개로 BER이 약 $6.04{\times}10^{-2}$이고, PSPM의 경우는 19,652개로 BER이 약 $3.5{\times}10^{-1}$를 얻었다. 또한 영상 데이터 전송에 따른 PSNR(Peak signal-to-noise ratio)을 비교한 결과 QPSK의 경우 9.37 dB 였으며, PSPM의 경우 9.11 dB 였다.

• 융합정보논문지
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• 제10권7호
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• pp.33-40
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• 2020

본 논문은 기존 강화학습 기반 수중통신 예약방식에서 성능 저하 요인 중 하나인 긴 학습 시간을 단축시킴으로써 에너지 소모를 감소시킬 수 있는 향상된 채널 접속 기법을 제안한다. 수중 무선 네트워크에서 노드 간 거리를 추정하여 이를 바탕으로 기존 강화 학습 기반 채널 접속 방법의 학습 범위의 최대, 최소치를 결정한다. 이는 기존 강화학습의 학습 범위를 줄일 수 있다. 수중 무선 네트워크 환경의 특성에 따른 거리 추정값의 오차를 고려하여 NAV 학습 범위를 고려하며, 이를 적용하기 위해 인위적으로 간섭의 크기를 변경시켜가며 학습 진행률에 대한 성능 테스트를 진행하였다. 실험 결과 기존 방법 대비 제안된 AQ-NAV 방안의 경우, 20-40회 학습에서도 360개의 학습 배열 중 평균 340-350개 이상의 학습 배열이 학습이 진행되었고 50회 이상 학습에서는 모든 학습 배열에 대하여 학습이 진행되었다. 반면, 기존 연구의 경우 학습이 120회 이상 진행되어도 360개의 배열 중 300-320개의 배열에 대한 학습이 진행되었다. 실험에서는 기존 대비 적은 횟수의 시도로 학습이 가능함을 보여준다. AQ-NAV가 수중 무선 네트워크에 적용될 경우 에너지 소비 절감을 통해 기존의 방안의 문제점을 완화하고 네트워크 성능 향상을 이룰 것으로 예상된다.

• 센서학회지
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• 제10권6호
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• pp.286-294
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• 2001

본 연구에서는 자체 제작한 3-3형 복합압전체 초음파 트랜스듀서와 SOFM(Self Organizing Feature Map) 신경회로망을 이용한 수중 3차원 물체인식특성에 대해 연구하였다. 자체 제작한 3-3형 복합압전체 소자는 수중 초음파 트랜스듀서 재료로서의 요구조건을 비교적 잘 만족하였다. 자체 제작한 3-3형 복합압전체 트랜스듀서와 SOFM 신경회로망을 이용하여 얻어진 4종의 인식물체(정사각기둥, 직사각기둥, 원통, 정삼각기둥)에 대한 전체적인 수중 물체인식률은 학습데이터인 경우에는 100%, 시험데이터는 94.0%를 나타내었다. 이들 결과로부터 자체 제작한 3-3형 복합압전체 초음파 트랜스듀서는 수중 물체인식용 트랜스듀서로서 응용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.31-40
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• 2016

무선센서네트워크는 해양환경, 군사시설 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이러한 활용은 센서 데이터를 기반으로 이루어지기 때문에 센서 데이터는 굉장히 중요하다. 무선센서네트워크에서의 통신은 주위 환경에 매우 민감하게 영향을 받기 때문에 통신장애가 발생할 확률이 높다. 특히 수중통신의 경우 좁은 대역폭과 느린 전송 속도, 주변 환경의 잡음 등으로 인해 전파통신에 비해 통신장애는 더 빈번하게 발생한다. 통신장애가 발생하면 센서 데이터 전달과정에서 데이터가 손실될 수 있고, 이는 화재감지 시스템과 같이 실시간성이 중요한 분야에서는 큰 피해를 입을 수 있다. 이를 위해 센서 데이터의 저장 및 압축을 위한 연구를 진행하였지만 이를 위한 프레임워크가 존재하지 않아 그 실현에 어려움이 있었다. 따라서 본 논문에서는 센서 데이터의 손실 감소를 위한 프레임워크를 제안하고 성능을 분석하였다. 분석 결과, 프레임워크를 적용하지 않은 경우에는 통신장애 발생 후 t 시간이 경과함에 따라 T/t(T는 통신장애 발생 시 데이터 저장에서 메모리가 full 상태가 되는 시간)의 복구율 감소를 보인다. 게다가, T 시간 이후의 센서 데이터는 모두 복구가 불가능한 오류에 해당한다. 그러나, 제안한 프레임워크를 적용한 경우는 100%의 데이터 복구율과 2~6%의 복구 후 데이터 오차율을 보인다.

• 한국음향학회지
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• 제27권3호
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• pp.149-153
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• 2008

일반적인 수중표적 탐지 기법에서는 표적의 도플러를 추정하기 위해서 수신된 신호를 Short-time FFT (STFT)하는 기법이 적용되고 있다. 본 논문에서는 효율적인 신호처리 기법이 요구되는 분산센서망에서 수중표적 탐지를 위해 기존의 FFT 기법 대신 연산량을 줄일 수 있는 근사 FFT 기법 (approximate FFT)을 이용한 효율적인 신호처리 기법을 적용한 탐지기법을 제안한다. 제안한 기법에서는 수신된 신호를 일정한 단계로 양자화하여 각 양자화 단계에서 동일한 FFT 출력을 가지도록 함으로써 연산량을 감소시켰다. 그리고 능동 소나 표적 탐지 기법 및 실제 해상 실험 데이터에 제안한 알고리즘을 적용하여 기존의 FFT 기반 신호처리와의 성능 및 연산량을 비교하였다.

• 한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신설비학회 2008년도 정보통신설비 학술대회
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• pp.73-77
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• 2008

제주도는 지리적 특성으로 인해 식수 및 용수를 지표수로 충당하기 어렵다. 이런 이유로 제주도에는 많은 취수장을 사용 지하수를 각종 용수로 이용하고 있다. 특히 식음수로 이용되는 지하수의 경우 수질과 유량, 탱크의 수위 등의 정보가 높은 수질과 안정적인 공급을 위해 반드시 필요하다 현재 제주도의 각 취수장에는 지하수 모니터링 시스템이 설치되어 다섯 가지 항목의 수질과 유량, 수위데이터를 수집하고 이를 바탕으로 각 취수장을 관리한다. 하지만 자연적 특성으로 인해 낙뢰가 빈번한 제주도에서 유선으로 연결된 시스템은 한 번의 낙뢰로 인해 전체 시스템이 다운될 수 있는 위험을 가지고 있다. 이런 위험을 막고자 무선 통신을 기반으로 하는 새로운 지하수 모니터링 시스템의 구축이 필요하였다. 본 논문에서는 IP-USN을 이용하여 원거리에 있는 수질, 유량 및 수위 측정 센서의 값을 무선으로 수집하고 이를 다시 중앙 모니터링 센터로 전송하는 시스템을 소개하고 시스템과 네트워크 구성 및 실제 구현에 대해 소개한다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권2호
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• pp.133-140
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• 2016

해안 수중 감시를 위하여 분산센서망를 해안에 설치하고, 이를 이용하여 표적을 탐지하고 표적의 위치를 추정하는 연구가 많이 이루어지고 있다. Zhou 등은 표적 탐지만 가능한 간단한 구조의 센서들로 구성된 분산센서망에서 표적을 탐지한 센서들의 위치 정보를 활용하여 표적의 위치를 추정하는 기법을 제안하였다. Zhou 등이 제안한 기법은 다른 기존의 기법에 비해 표적탐지 신호의 전파모델에 대한 파라미터들을 별도로 추정할 필요가 없고, 연산량이 적으며, 분산센서망에서 적은 량의 데이터만 송수신하여도 된다. 그러나 Zhou 기법은 표적의 위치 추정오차가 크다. Ryu는 추정오차를 줄이기 위하여 Zhou 기법을 수정하였다. 수정된 Zhou 기법은 Zhou 기법보다 추정성능이 향상되었지만, 여전히 비교적 큰 추정오차를 가지고 있다. 본 논문에서는 수정된 Zhou 기법으로 구한 표적의 방위각을 나타내는 직선과 표적을 탐지한 센서들과의 기하학적 구조를 고려한 표적위치 추정기법을 제안하였으며, 수정된 Zhou 기법에 기반을 두고 있다. 제안한 기법의 표적위치 추정성능이 Zhou 기법과 수정된 Zhou 기법 보다 향상되었음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.