• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권8호
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• pp.2736-2750
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• 2022

As demands for the maritime communications increase, a variety of functions and information are required to exchange via elements of maritime systems, which leads communication traffic increases in maritime frequency bands, especially in VHF (Very High Frequency) band. Thus, effective resource management is crucial to the future maritime communication systems not only to the typical terrestrial communication systems. VHF data exchange system (VDES) enables to utilize more flexible configuration according to the communication condition. This paper focuses on the VDES communication system among VDES terminals such as shore stations, ship stations and aids to navigation (AtoN) to address efficient resource allocation. We propose a resource management method considering a MIMO (Multiple Input Multiple Output) technique in VDES, which has been widely used for modern terrestrial wireless networks but not for marine environments by scheduling the essential communication resources. We introduce the general channel model in marine environment and give two metrics, spectral and the energy efficiencies to examine our resource scheduling algorithm. Based on the simulation results and analysis, the proposed method provides a possibility to enhance spectral and energy efficiencies. Additionally, we present a trade-off relationship between spectral and energy efficiencies. Furthermore, we examine the resource efficiencies related to the imperfect channel estimation.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권7호
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• pp.1457-1467
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• 2015

해양 통신을 위한 VHF 대역 데이터 통신 시스템(VHF Data Exchange System: VDES)은 송수신단의 종류에 따라 서로 다른 주파수 대역을 사용하도록 설계되어 있으며, 육상국으로부터 멀리 떨어진 선박국에게 육상국과 연결성을 보장하기 위해 제안된 ASO-TDMA (Ad-hoc Self-Organizing TDMA) MAC 프로토콜을 이용하여 다중-홉 통신을 수행하는 경우에 주파수 채널간 부하 불균형 문제가 발생한다. 본 논문에서는 이러한 주파수 채널간 부하 불균형 문제를 해결하기 위해 통계적 기하(stochastic geometry) 모델링을 도입한다. 이를 기반으로 동일 홉 영역에서의 공간적 자원 재사용률을 분석하고, 각 홉 영역 별로 최적의 자원 할당을 통해 채널간의 부하 불균형 문제를 해결하여 자원 활용도를 극대화하는 것을 보인다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.259-260
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• 2019

현재 한국의 Smart-Navigation Project를 통해서 VDES 시험망 구축 준비 및 시험용 서비스 솔루션 개발 과제를 수행하고 있다. 이 과제에서 VDES 통신망과 효율적인 서비스 제공을 위한 eNavigation 서비스 호스트/클라이언트 기능을 연동하는 구조를 설계한다. 제시한 구조는 VDES 해안국과 선박국, 게이트웨이, 서비스 호스트, 클라이언트 등의 개발 요소를 포함하고 있으며 이러한 VDES 시험망 장비들 간 연동을 위한 인터페이스 설계를 수행하였다. 본 논문에서 제시한 상세살계 연구는 VDES 시스템의 개발 요소인 메시지 정의, 인터페이스 설계, 메시지 운영 시나리오, 장비 설계 및 구현 방안 등을 포함한다. 우리는 설계된 인터페이스를 바탕으로 시험 장비를 제작 후, VDES 시험망을 위한 장비간 통합 및 연동 시험을 실내에서 진행할 예정이다. 그리고 실내시험을 통해 VDES 시험망을 충분히 시험한 후, 실제 해안국과 선박국에 시험망을 구축하여 실해역 시험을 2020년까지 진행하여 VDES 시험망의 적절성과 유효성을 검증할 예정이다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.406-407
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• 2022

자율운항선박, 무인선과 같이 전통적 선박 형태에 자율성이 부여되는 형태로의 발전과 함께 드론, 비행체 같은 비행 형태까지 포함하는 해상 모빌리티는 기존 통신 체계 대비 실시간성 향상 및 대용량 데이터 교환이 요구되는 새로운 해상 안전 운항 체계가 수반되어야 한다. 초고속해상무선통신망(LTE-Maritime) 송수신기를 장착한 국내 선박의 경우, LTE급의 통신 서비스를 연안 최대 100km까지 받을 수 있지만, 국제 항해를 하는 국적선과 외국적 선박을 포함하는 해상 모빌리티 안전 운항 체계 구축을 위해서는 VDES(VHF Data Exchange System)와 같은 국제협약에서 인정하고 해상이동서비스(Maritime Mobile Service)에 속하면서 기존보다 빠른 통신망의 보급이 필수적이다. 본 논문에서는 향후 해상 모빌리티 구현을 위해 필요한 해상무선통신망의 하나로 VDES의 필요성에 주목하여 그간의 개발 현황으로부터 향후 VDES 서비스 도입 및 활용방안에 관해 논한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.2839-2846
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• 2014

AIS VDL의 과부하 방지와 새로운 해상 데이터 교환 (VDE)을 위해 VHF 대역 채널이 WRC-12에서 할당되었고, ITU-R M. 1842-1을 통해 VDE 시스템의 기술 특성이 권고되었다. ITU-R M. 1842-1에서 다중 접속 방식으로 AIS class B용 CS-TDMA를 권고하고 있으나, 선박의 속도에 따른 전송주기의 적용은 고부하 데이터를 고속으로 전송하려는 VDES에 비효율적일 수 있다. 본 논문에서는 네트워크 트래픽에 직접 영향을 미치는 활성 선박국의 수에 따라 전송 주기를 결정하기 위해 모의시험을 수행하였다. 모의시험에서 수신 패킷의 수, 수신 성공률, 채널 이용률, 수신 충돌률 등의 다양한 성능을 분석하여, 활성 선박국의 수에 따라 전송 주기를 결정하는데 도움을 줄 수 있는 성능 지표를 제시한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제18권2호
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• pp.511-527
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• 2024

This paper proposes a block-based self-organizing time-division multiple access (BSO-TDMA) protocol for very high frequency (VHF) data exchange system (VDES) in shipborne ad-hoc networks (SANETs). The BSO-TDMA reduces the collisions caused by the simultaneous transmission of automatic identification system (AIS) messages by uniformly allocating channel resources using a block-wise frame. For this purpose, the BSO-TDMA includes two functional operations: (1) frame configuration and (2) slot allocation. The first operation consists of block division and block selection. A frame is divided into multiple blocks, each consisting of fixed-size subblocks, by using the reporting interval (RI) of the ship. Then, the ship selects one of the subblocks within a block by considering the number of occupied slots for each subblock. The second operation allocates the slots within the selected subblock for transmitting AIS messages. First, one of the unoccupied slots within the selected subblock is allocated for the periodic transmission of position reports. Next, to transmit various types of AIS messages, an unoccupied slot is randomly selected from candidate slots located around the previously allocated slot. Experimental simulations are conducted to evaluate the performance of BSO-TDMA. The results show that BSO-TDMA has better performance than that of the existing SOTDMA.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.339-343
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• 2022

본 연구에서는 VDES RF 수신기의 구조를 단순화하는 방법과 이 구조에서 국제 표준을 준수하기 위한 수신기의 이득 제어 방법을 설명하였다. 수신기의 원하는 신호와 원하지 않는 신호의 입력 레벨을 정의하고, 두 신호가 입력되면 수신기 출력에서 ADC의 포화 상태를 확인하였다. 회로 시뮬레이터에 의한 시뮬레이션 결과, 인접 채널 간섭비, 상호 변조, 차단 레벨에 대해 수신기의 출력 전력이 ADC의 SFDR 영역에 있는 것을 만족하였다. 본 연구를 통해 제안된 RF 수신기의 구조가 국제표준에 부합함을 알 수 있었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.43-44
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• 2015

AIS-ASM은 AIS의 고유 기능인 선박의 위치 정보 외에 다양한 해양안전정보를 제공하기 위한 연구 중 하나로, 2004년부터 관련 규정을 정비하여 진행 중이다. 본 연구는 여객선의 출항에서 입항까지 안전항해를 위해 필요한 국내 여객선 항해사의 의무보고 내용을 조사하고 업무 부하를 줄이기 위해 자동화 할 수 있는 부분을 차세대 해상디지털통신 기술인 ASM2.0을 활용하여 자동화 하는데 목적이 있으며, 국내 여객선 운항 관련 법규를 조사하여 상호 교환해야하는 정보를 도출하고 국제적으로 사용하고 있는 AIS-ASM 메시지 분석을 통해 ASM2.0에서 활용하기 위한 프로토콜을 설계하고 프로토타입을 구현하였다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제16권6호
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• pp.871-882
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• 2015

AIS-ASM은 AIS의 고유 기능인 선박의 위치 정보 외에 다양한 해양안전정보를 제공하기 위한 연구 중 하나로, 2004년부터 관련 규정을 정비하여 진행 중이다. 하지만 AIS 메시지 사용량 증가에 따라 기존 AIS 채널에서 ASM을 사용하는 것은 기존의 선박위치정보 전송 등의 안전메시지 처리 부분에 영향을 줄 것으로 보고된 바 있고, 기존 AIS의 낮은 통신속도로는 원활한 MSP 서비스가 어렵기 때문에 ITU-R은 VHF 대역을 이용하는 해상디지털 무선통신 권고서를 제정하고 개정작업을 진행하였다. 본 연구는 차세대 해상디지털 통신 기술인 ASM2.0을 활용하여 여객선의 출항에서 입항까지 안전항해를 위해 필요한 국내 여객선 선장의 의무보고 내용을 조사하고 업무 부하를 줄이기 위해 자동화 할 수 있는 부분을 자동화하는데 목적이 있으며, 국내 여객선 운항 관련 법규를 조사하여 상호 교환해야 하는 정보를 도출하고 국제적으로 사용하고 있는 AIS-ASM 메시지 분석을 통해 ASM2.0에서 활용하기 위한 신규 프로토콜을 설계하고 프로토타입을 구현하였다.