• 센서학회지
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• 제17권1호
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• pp.53-60
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• 2008

Localization is the most important functions in mobile robots. There are so many approaches to realize this essential function in wheel based mobile robots, but it is not easy to find similar examples in small underwater robots. It is presented the sonar localization system using ubiquitous sensor network for a fish robot in this paper. A fish robot uses GPS and sonar system to find exact localization. Although GPS is essential tool to obtain positional information, this device doesn't provide reasonable resolution in localization. To obtain more precise localization information, we use several Ubiquitous Sensor Networks (USN) motes with sonar system. Experimental results show that a fish robot obtains more detailed positional information.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.586-594
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• 2014

수중 통신 상에서 가장 중요한 요소는 한정된 전원을 보다 효율적으로 소모하여 운영 가능 시간을 최대화하는데 있다. 보다 효율적인 전압 소모를 위해 적용 가능한 기법으로는 동적 전압 스케일 기법이 있다. 해당 기법은 평상시에는 낮은 주파수로 동작하여 대기 전력을 최소화하며 복잡한 연산을 수행하는 경우에는 빠른 주파수로 계산함으로써 전체 소모되는 전력량을 줄인다. 복잡한 암호화 연산의 경우 빠른 주파수로 연산을 하는 것이 보다 효율적이다. 본 논문에서는 다양한 센서 상에서의 암호화 기법에 동적 전압 스케일 기법을 적용한 결과를 보여 줌으로써 수중 통신 상에서 적합한 저전력 암호화 방안에 대해 살펴본다.

• 한국음향학회지
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• 제28권6호
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• pp.499-505
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• 2009

수중 통신망의 매체접속제어 (MAC: Medium Access Control) 프로토콜 설계 시 반드시 고려되어야할 사항은 초음파의 느린 속도로 인한 긴 전파 지 연, 동기화의 어려움, 그리고 수중 환경에서 배터리 충전의 어려움으로 인한 전력 소비 문제 등이다. 본 논문에서는 TDMA 기반의 매체접속제어 프로토콜이 가지는 동기화 문제, 채널 효율 문제를 해결하고, 경쟁기반 프로토콜이 가지는 충돌율로 인한 전송 효율 저하 문제를 보완하는 매체접속 제어 프로토콜을 제안하였다. 슬립 모드를 도입하여 효율적인 전력 사용으로 에너지 소비를 줄였고, 채널 효율 증가 및 충돌율 감소를 통해 전송 효율을 증가시켰다.

• ETRI Journal
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• 제43권3호
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• pp.414-426
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• 2021

In the task of data routing in Internet of Things enabled volatile underwater environments, providing better transmission and maximizing network communication performance are always challenging. Many network issues such as void holes and network isolation occur because of long routing distances between nodes. Void holes usually occur around the sink because nodes die early due to the high energy consumed to forward packets sent and received from other nodes. These void holes are a major challenge for I-UWSANs and cause high end-to-end delay, data packet loss, and energy consumption. They also affect the data delivery ratio. Hence, this paper presents an energy efficient watchman based flooding algorithm to address void holes. First, the proposed technique is formally verified by the Z-Eves toolbox to ensure its validity and correctness. Second, simulation is used to evaluate the energy consumption, packet loss, packet delivery ratio, and throughput of the network. The results are compared with well-known algorithms like energy-aware scalable reliable and void-hole mitigation routing and angle based flooding. The extensive results show that the proposed algorithm performs better than the benchmark techniques.

• 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.

• 전자공학회논문지CI
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• 제48권6호
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• pp.88-96
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• 2011

수중 음파 통신은 해양 데이터 수집, 해저 탐사 및 개발, 군사 전술 감시 등 다양한 분야에 활용 가능하다. 이와 같이 다양한 분야에 Autonomous Underwater Vehicle(AUV)나 Remotely Operated Vehicle(ROV)와 같은 수중 로봇을 이용한 로봇 제어 시스템 구축은 필수적이다. 본 논문에서는 수중 음파 센서 네트워크 구성에서 중요한 부분인 에너지 효율적인 면을 고려하는 동시에 실시간 로봇 제어 시스템 구축에 적합한 Message Merging MAC($M^2$-MAC) 프로토콜을 제안한다. 제안된 Media Access Control(MAC) 프로토콜에서는 미리 할당된 타임 슬롯에 따라 로봇 노드들로부터 데이터를 수신하고, 베이스 스테이션으로부터 전달받은 메시지들을 버퍼링 과정을 거쳐 하나의 MAC 프레임으로 생성한 후 클러스터 내 모든 로봇 노드들에게 브로드 캐스팅 하게 된다. 또한 새로운 노드 진입 및 탈퇴 시 Maintenance&Sleep(M&S) 구간을 통해 관련 절차가 이루어짐으로써 경쟁과 비경쟁 방식이 혼합된 복합형 MAC 프로토콜의 형태를 이룬다. 본 논문에서는 실시간 로봇 제어 시스템 구축에 중요한 요소인 종단 간 지연과 에너지 소모량에 관련된 수학적 분석 모델을 제시하고 기존의 MAC 프로토콜과 비교함으로써 성능의 우수성을 검증한다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권3호
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• pp.387-396
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• 2016

Multiuser communication has been an important research area of underwater acoustic communications and networking. This paper studies the use of adaptive orthogonal frequency-division multiple access (OFDMA) in a downlink scenario, where a central node sends data to multiple distributed nodes simultaneously. In practical implementations, the instantaneous channel state information (CSI) cannot be perfectly known by the central node in time-varying underwater acoustic (UWA) channels, due to the long propagation delays resulting from the low sound speed. In this paper, we explore the CSI feedback for resource allocation. An adaptive power-bit loading algorithm is presented, which assigns subcarriers to different users and allocates power and bits to each subcarrier, aiming to minimize the bit error rate (BER) under power and throughput constraints. Simulation results show considerable performance gains due to adaptive subcarrier allocation and further improvement through power and bit loading, as compared to the non-adaptive interleave subcarrier allocation scheme. In a lake experiment, channel feedback reduction is implemented through subcarrier clustering and uniform quantization. Although the performance gains are not as large as expected, experiment results confirm that adaptive subcarrier allocation schemes based on delayed channel feedback or long term statistics outperform the interleave subcarrier allocation scheme.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권5호
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• pp.1-6
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• 2011

LED(Light Emitting Diode) 소자는 현대 기술의 발달로 형광등이나 전구보다 수명이 길고 전력소모가 작으며 제어가 쉽다는 장점을 가지고 있다. 이러한 이유로 LED 소자를 이용한 조명이 많이 사용되고 있다. 최근 LED 소자의 고속응답특성을 이용한 통신기법인 가시광통신(Visible Light Communication, 이하 VLC)이 주목받기 시작하였다. VLC의 경우 전파를 사용하지 않아 주파수 할당이 필요가 없으며, 데이터전송에 ISM(Industrial Scientific Medical band)과 같은 간섭 또한 존재하지 않는다. 그렇기 때문에 VLC에 관한 연구 결과가 많이 나오고 있다. 본 논문에서는 기존의 LED 조명을 사용한 VLC와 수중환경에서의 VLC에 대한 survey를 진행하고 활용방법을 살펴보았다.

• 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.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2010년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.37 No.1(A)
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• pp.305-306
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• 2010