원활한 작전 수행을 통한 국방력의 강화를 위해 전술네트워크의 기능은 필수적이다. 전시 상황에서 다양한 전술, 전략은 수많은 정보들을 근거로 한다. 이를 위해 정찰기를 비롯한 다양한 정보 수집 장치 및 자원들이 방대한 양의 정보 수집을 위해 사용되고, 이들 대다수는 전술네트워크를 통해 정보를 전달한다. 채널의 사용 여부를 판단하여 상황에 따라 경쟁 기반으로 채널에 접속을 하는 국방전술네트워크 환경에서, 매우 높은 이동성을 갖는 정찰기 등 고속 이동 노드는 불필요한 채널 점유로 인하여 잠재적인 성능 열화 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 채널 예약 시점을 정하는 경쟁 윈도우(Contention Window)의 크기를 경험적으로 학습시켜 네트워크 처리량을 증가시키는 Learning-Backoff 방식의 무전 채널 접속 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 고속 이동 노드의 수가 많아짐에 따라 더욱 좋은 성능을 보이고 있으며, 정찰기 4대가 운영되는 특정 작전 시나리오에 적용하였을 경우 처리량이 최대 25% 증가한다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network: WSN)에서 센서들을 클러스터(Cluster) 단위로 그룹화하고 각 클러스터에서 통신 중계 역할을 하는 클러스터 헤드(Cluster Head: CH)를 선출하는 클러스터링 알고리즘이 에너지 보존과 중계 효율을 위해 제안되어 왔다. 한편, 오염된 노드(Compromised Node), 즉 내부공격자를 통해 CH 선출과정에 개입하여 네트워크 운영에 치명적인 영향을 미치는 공격기법들이 등장하였으나, 암호키 기반 대응방식과 같은 기존 대응방법은 내부공격자 방어에 한계가 있었다. 따라서, 본 연구에서는 클러스터링 알고리즘의 CH 선출 통계를 바탕으로 비정상적인 CH 선출 공격을 탐지하는 통계적 탐지기법을 제안한다. 대표적인 클러스터링 알고리즘인 LEACH와 HEED가 운영되는 환경에서 오염노드에 의한 비정상적인 CH 선출 공격을 설계하고, 제안기법의 공격탐지여부에 대한 실험을 통해 제안기법의 효과성을 확인하였다.
IP기반 무선 센서네트워크 기술은 센서노드를 인터넷망과 연동하여 다양한 정보를 수집/관리할 수 있음에도 불구하고 주로 제한된 환경에 설치되기 때문에 노드의 오작동이나 성능 개선이 필요한 경우 인위적인 소프트웨어 업데이트 및 업데이트된 노드의 상태를 파악하고 관리할 필요성이 있다. 소프트웨어 업데이트를 위해 필요한 코드 전파 기법은 매우 중요한 기술 중 하나로서, 본 논문에서는 6LoWPAN 프로토콜에서 제공하는 단편 패킷 전송 기법에 네트워크 코딩 기법을 적용한 새로운 업데이트 코드 전파 기법을 제안한다. 제안된 기법은 기존 단편 패킷 전송방식과 비교하여 패킷 전송의 횟수가 감소되었을 뿐만 아니라, 업데이트 코드 전파를 위한 신뢰성 보장, 전체 네트워크에서 전송에 따른 오버헤드 감소 효과를 보인다. 따라서 본 논문에서 제안한 6LoWPAN 프로토콜상에서 코드업데이트 전파 기법을 적용할 경우 속도, 에너지, 네트워크 혼잡도 측면에서 효율적인 업데이트를 수행할 수 있다. 뿐만 아니라 네트워크 코딩의 overhearing 문제점인 원본 데이터의 분실이나 데이터 미 수신시 발생하는 디코딩문제를 미리 정의된 메시지를 이용, 방지함으로써 신뢰성 있는 데이터 전송이 가능하다.
근래의 위치 측위 방법으로 GPS(Global Positioning System) 위성정보를 활용하는 전파항법 방식을 많이 사용하고 있다. GPS 활용범위가 넓어지고 다양한 측위 정보를 기반으로 하는 분야가 생기면서 보다 높은 정확도를 얻기 위한 새로운 방법들이 요구되고 있다. 자율주행차의 경우 IMU(Inertial Measurement Unit)를 사용한 항법 시스템인 INS(Inertial Navigation System)와 차량 내부 센서를 이용한 DR(Dead Reckoning) 알고리즘을 사용하여 GPS의 정확도 저하나 음영지역에서의 위치 측정방법으로 사용하고 있다. 그러나 이러한 측위 방법은 대형화되는 빌딩 지역, 터널, 지하 주차장 등 다양한 음영지역과 시간이 지남에 따라 오차가 계속 증가하는 누적 기반 위치추정 방법의 한계로 인해 많은 문제 요소가 있다. 본 논문은 GPS 음영지역에서 차량의 위치 측위를 위해, 대중적 무선 통신인 WLAN을 이용한 Fingerprint 기법을 4개의 Anchor 형태로 AP(Access Point)와 지향성 안테나를 위치하여 넓은 지하 주차공간에서 효율적인 측위 방법을 제시하고 시간이 지남에 따라 주차된 차량이 이동하는 환경에서도 변화가 없는 위치 측위 결과를 입증하였다.
최근에 많은 IT기술들이 자동차에 적용되고 있다. 하지만 일부 자동차 IT 기술들은 보안에 대한 적절한 고려 없이 자동차에 적용되어 보안 사고를 야기할 수도 있다. 특히 최근의 연구 결과들은 차량 소유자 인증을 해주는 특정 모델의 스마트키가 무선 신호를 재전송하거나 이를 위조하는 공격으로부터 안전하지 않고, 이를 통해 차량을 탈취할 수 있음을 실험을 통해 증명하였다. 따라서 본 논문에서는 스마트키의 무선 신호 조작 공격을 이용한 차량도난으로부터 안전한 차량 운전자 인증 방법을 제안한다. 오늘날 차량에 구축된 전자장치간의 네트워크에서는 운전자의 운전 패턴에 대한 정보를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 이러한 차량 소유자의 운전 패턴 정보를 학습시켜 이를 표준 정규분포화한 후, 운전자에 대한 인증이 가능한 인증 모델을 설계하였다. 또한 제안하는 인증 모델을 검증하기 위해 k-묶음 교차 검증을 수행하였고, false positive rate가 0.35일 때 true positive rate 0.7 로 운전자 인식이 가능함을 확인하였다. 제안하는 인증모델은 차량 소유자에게 연락할 수 있는 모듈(eg. 3G/4G 통신 module)과 함께 사용된다면 기존의 소유기반(스마트 키)의 인증 방식 보다 더 안전하게 차량을 보호할 수 있다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Networks)는 기존의 애드혹 네트워크(Ad-hoc Networks)보다 제한된 노드 자원, 배터리 의존성과 같은 제약사항을 가진다. 이러한 이유로 기존의 방법들과는 다른 형태의 에너지 효율적인 라우팅 연구가 진행되었지만 여전히 많은 문제점을 가지고 있다. 그러므로 본 논문에서는 노드의 에너지와 차수를 고려한 클러스터 기반의 백본 생성 알고리즘을 제안한다. 클러스터링과 같은 계층구조 방식은 본질적으로 데이터 집중 및 융합에 유리한 장점이 있으며, 클러스터 헤드의 관리에 의해서 일반 노드들을 조정하여 전력 소모도 낮출 수 있다. 또한 백본을 구성하는 백본노드만 라우팅 정보를 유지하여 제어트래픽과 같은 통신오버헤드를 크게 줄일 수 있으며, 깨어있는 노드의 수를 최소화할 수 있다. 그러나 백본노드들은 비백본 노드의 트래픽을 모두 처리해야 하므로 에너지 소모가 크다. 따라서 에너지레벨 또는 차수가 높은 노드를 클러스터헤드로 선정해서 강건한 백본을 형성하고, 헤드 주변 노드 간 패킷전달의 역할을 분산함으로써 전체 네트워크 라이프타임(Network Lifetime)을 증가시킬 수 있는 방안을 제안한다. 시뮬레이션 결과에서 제안 알고리즘은 기존 연구에 비해 클러스터헤드의 잔여에너지측면에서 약 10.36%, 차수측면에서 약 24.05%의 성능 향상을 보이며, 네트워크 라이프타임도 향상되었다.
이 논문(論文)은 한국(韓國)의 우주(宇宙) 산업(産業) 발달(發達)과 그 과정(過程)을 고찰(考察)하고 현재 진행 중인 통신위성(通信衛星)의 개발(開發)과 그 사업(事業)을 뒷받침해 주는 국가(國家)의 정책(政策)을 살펴보고 있다. KOREASAT라고 명명(命名)된 통신위성(通信衛星) 개발(開發)에 현재 여러 기관이 관계(關係)하고 있으나 그 중 KARI(한국항공우주연구소(韓國航空宇宙硏究所)), ETRI(전자통신연구소(電子通信硏究所)), SERI(시스템공학연구소(硏究所)), KAIST(한국과학기술연구소(韓國科學技術硏究所)) 등이 중추적인 연구(硏究)를 하고 있다. 특히 이 논문(論文)에서는 아래와 같은 문제(問題)를 다루고 있다 첫째, 최근(最近) 한국우주개발(韓國宇宙開發) 상황(狀況) 둘째, 장기(長期) 우주개발(宇宙開發) 계획(計劃) 셋째, 현재(現在) 우주개발(宇宙開發) 상황(狀況)과 미래(未來) 우주개발(宇宙開發)에 관련한 정책(政策)적 문제(問題) 넷째, 한국(韓國) 우주개발(宇宙開發)과 정책(政策) 방향(方向)에 대한 의견(意見) 최근의 한국우주개발(韓國宇宙開發) 상황(狀況)은 크게 한국(韓國)의 통신위성(通信衛星) 사업(事業)인 Koreasat program과 다목적 위성사업(衛星事業)인 KOMSAT로 나타나는데 한국(韓國)의 최초 상업용(商業用) 위성(衛星)인 Koreasat는 1호가 1995년도에 발사(發射)되었으나 정상궤도(正常軌道) 진입(進入)에 문제(問題)가 발생하여 발사업체(發射業體)로부터 보상문제(補償問題)가 제기(提起)되기도 하였으나 2호는 성공리에 발사(發射)되었다. 미국항공우주회사(美國航空宇宙會社)와 공동(共同)으로 개발(開發)중인 새로운 과학위성(科學衛星)인 KOMSAT는 한국우주과학기술(韓國宇宙科學技術)을 한단계 더 발전(發展)시킬 수 있을 것이고 1999년도에 발사(發射) 계획(計劃)이다. 한국항공우주연구소(韓國航空宇宙硏究所) 중심(中心)의 장기(長期) 우주개발(宇宙開發) 계획(計劃)에서 제시(提示)하는 4가지 우주개발(宇宙開發)의 기본목표(基本目標)는 첫째, 우주산업응용산업(宇宙産業應用産業)의 상호협조개발(相互協助開發)에 의한 우주산업(宇宙産業) 육성(育成) 둘째, 한국(韓國)의 현재 우주산업상황(宇宙産業狀況)에 알맞은 특정분야(特定分野)를 선정(選定)하고 이 분야(分野)에서 최단기에 세계(世界) 최고의 기술수준을 성취(成就)하도록 집중(集中) 셋째, 외국과 긴밀한 협조(協助)로 선진기술(先進技術)의 습득(習得) 넷째, 체계적이고 통합(統合)된 장기우주산업발전(長期宇宙産業發展) 계획(計劃) 성립(成立) 등이다. 이러한 계획(計劃)에 주요 사안(事案)으로는 2015년까지 19기의 인공위성(人工衛星) 보유(保有)를 위한 제작계획(製作計劃)과 2010년까지 발사체(發射體) 개발(開發)을 마련하는 것이다 현재 우주활동(宇宙活動)에 관련된 문제(問題)는 주로 Koreasat의 서비스와 사용계획(使用計劃)에 대한 것으로 위성개발사업(衛星開發事業)에 있어서 관련 정부부서간(政府部署間)에 의견(意見)을 달리하고 있는 형태이다. 한국통신(韓國通信)과 정보통신부(情報通信部)는 위성(衛星)의 DBS 트랜스폰더에 대해 디지털 방식(方式)을 적용(適用)할 것을 제안(提案)했지만 공보처(共報處)는 반대(反對)의 입장(立場)을 표명(表明)한 것과 방송국(放送局)의 관리(管理)와 통제(統制)는 공보처(共報處)에 있고 무선통신표준(無線通信標準)에 대한 면허(免許)는 정보통신부(情報通信部)에 있기 때문에 방송국(放送局)에 대한 면허(免許)는 각기 다른 두 단계(段階)로 구성(構成)되는 문제(問題)가 발생(發生)한다. 또한 DBS 서비스에서 사기업(私企業)의 참여(參與)와 관련하여 재벌(財閥)의 참여(參與)를 허용(許容)하느냐의 여부(與否)의 논쟁(論爭)이다. 다음으로 미래(未來) 우주산업개발(宇宙産業開發)에 관한 정책문제(政策問題)를 살펴보면 국가적(國家的) 차원(次元)에서 조직적(組織的)인 육성책(育成策)에 대한 문제(問題)로 현재 주관 부처가 과학기술처(科學技術處)와 통상산업부(通商産業部)로 나뉘어 추진(推進)되고 있다는 점이다. 그리고 차세대(次世代) 통신위성개발(通信衛星開發) 계획(計劃)에 대한 문제(問題)로 최소 2${\sim}$4개의 궤도확보(軌道確保)와 이미 정상궤도(正常軌道) 진입(進入) 실패(失敗)에 따른 Koreasat 1호의 생명단축(生命短縮)으로 새로운 통신위성(通信衛星)을 4년이내에 발사(發射)해야 한다는 문제(問題)이다. 결론적으로 장기(長期) 우주개발계획정책(宇宙開發計劃政策)에 있어서 첫째, 국제적 우주개발사업(宇宙開發事業)에 대한 적극적(積極的) 참여(參與), 둘째, 우주(宇宙)에서 독립적(獨立的)인 활동(活動)을 할 수 있는 국가안보체제(國家安保體制)의 개발(開發), 셋째, 국가(國家) 위상(位相)의 발전(發展)과 우주개발(宇宙開發)을 위한 인력활용(人力活用)의 개발(開發), 넷째, 무한한 우주(宇宙)에 도전(挑戰)할 수 있는 우수(優秀)한 인재(人才)의 교육(敎育), 다섯째, 21세기를 대비(對備)하여 한국(韓國)의 우주개발정책(宇宙開發政策)의 결정(決定) 등이 고려(考慮)되어야 할 5가지 요소(要所)들이다. 그리고 막대(莫大)한 비용(費用)이 드는 우주개발사업(宇宙開發事業)을 효율적으로 추진(推進)하기 위해서는 국가(國家) 최고(最高) 지도자(指導者)의 직접지휘(直接指揮)를 받는 정부기구(政府機構)가 수립(樹立)되어 정부차원(政府次元)에서 추진(推進)하되 산학연(産學硏)이 협조(協助)하여 우주개발계획(宇宙開發計劃)을 추진(推進)하여야 할 것으로 본다.
센서네트워크 센서노드의 위치정보는 기본적으로 센싱 데이터가 얻어진 위치를 알려주는 목적으로 사용되며 Context 기반 고차원 서비스를 제공하기 위한 가장 중요한 정보중 하나이다. 센서네트워크상에서 위치인식을 위해 다양한 방법들이 연구되고 제안되어 왔으며, 이러한 방법 중에 IEEE 802.15.4 센서네트워크의 물리 계층과 매체 접근 계층을 이용한 위치인식 방법에 관한 연구방법이 크게 대두되고 있다. IEEE 802.15.4 프로토콜은 장치간의 저가격, 저속의 무선 통신을 지향하기 때문에 구현에 있어서 고도화된 최적화가 중요한 요구사항이라 할 수 있다. 하지만 수신 신호의 세기를 가지고 센서 노드들의 위치를 계산하는 방법은 최적화 문제의 해를 구하기 위한 과정이기 때문에 많은 연산 량이 필요로 하게 되고, IEEE802.15.4를 지원하는 System-On-a-Chip (SoC)의 경우 8비트 마이크로 컨트롤러기반으로 설계되어 있다는 점을 고려하면, IEEE802.15.4 기반의 위치 인식 서비스를 위해서는 하드웨어에 기반을 둔 위치 인식 엔진의 필요성이 무엇보다 중요하다. 본 논문은 IEEE 802.15.4 물리계층에 기반을 둔 가중치 기반의 최대우도방법 위치인식기 하드웨어 구현에 관해 제안하고자 한다. 테스트 베드를 이용한 필드테스트 결과 제안하는 하드웨어 기반 가중치 방식의 위치 인식방법은 정확도에서 10% 정도의 개선과 함께 내장 마이크로 컨트롤러의 연산량 및 메모리 액세스를 30% 정도 감소시켜 시스템 전원소모를 줄일 수 있는 결과를 얻을 수 있었다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 주파수 선택적 페이딩 채널에서 무선 고속 데이터 전송에 적합한 통신 방식이다. 본 논문에서는 기계 제어에 많이 사용되는 Fuzzy 이론을 이용하여 OFDM 시스템에서 문제가 되는 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 감소시키는 방법을 제안한다. PAPR을 줄이는데 Fuzzy 이론을 사용함으로써 경험적 실험과 반복에 의한 데이터를 사용하기 쉬우며, 하드웨어적인 측면에서 구현이 쉽고, 또한 보다 적은 연산량으로 쉽게 PAPR을 감소시킬 수 있다. 먼저 입력 신호를 부블록으로 나누고, Fuzzy를 이용하여 부블록의 PAPR을 낮추어 전체의 PAPR을 낮추어 전송하여 이를 수신단에서 복원하는 비교적 쉽고 간단한 알고리즘을 제안한다. 제안한 방식이 기존의 OFDM 시스템에 비하여 시스템의 연산량이 다소 증가하고 Fuzzy에 관한 정보를 따로 보내야 하는 단점이 있지만, PAPR 감소 측면에서 성능이 개선됨을 확인하였다. 제안하는 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function)을 통하여 비교한다. 이 알고리즘에 따르면 QPSK와 16QAM 변조를 사용하여 시뮬레이션을 한 결과, Fuzzy 이론을 이용한 방법이 FFT 크기(N)=512, Oversampling=4인 경우 PR이 $10^{-5}$을 기준으로 각각 최대 약 2.3 dB와 3.1 dB의 PAPR 감소됨을 확인할 수 있었다.
프로세스 산업 군에 속하는 압출 공정에서도 스마트팩토리 구축의 필요성은 증가하고 있다. 그러나 대부분의 압출 생산 현장에서는 생산방식이 연속적이며, 데이터의 속성이 비정형적이므로 데이터 처리의 어려움을 겪고 있다. 많은 중소기업 공장에서는 데이터 수집을 위해 수기 기록을 주로 하고, 바코드를 많이 활용하고 있다. 생산에 관련된 데이터를 종이양식에 수기 기록하게 되면 별도의 EXCEL프로그램 등에 다시 기록해야 하는 이중 작업을 할 수 밖에 없는 단점이 있다. 바코드는 주로 재고관리에 활용하고 있으며 프린팅을 위한 유지보수 비용이 요구된다. 또한 설치를 완료하면 변경이 어려워 활용성이 낮다고 할 수 있다. 이를 해결하기 위해 데이터의 수기입력이 아닌 NFC 센서를 활용한 방법론을 제시하였다. 이를 가능하게하기 위해 공장 내에 인터넷이 가능하도록 무선 네트워크 환경을 구축하였고 생산 공정프로세스를 분석하고 이를 기반으로 관계형 데이터베이스를 구축하였다. 비접촉 근거리 통신방식(NFC: Near Field Communication, 이하 NFC)을 통한 생산 실적 자료 입력 방법을 연구하였고, EXCEL 프로그램의 피벗 기능을 사용하여 제품 생산 시 발생할 수 있는 품질문제에 대해 쉽고 빠르게 분석하여 원인을 파악하고 조치할 수 있게 하는 분석방법을 구현하였다. 결과적으로 NFC 기능을 활용한 데이터 입력이 자동화되었으며, 작업자의 데이터 처리 시간 감소라는 정량적 효과를 얻게 되었다. 또한 입력된 데이터를 활용하여 품질 문제로 인한 Bottleneck이 개선된 사례를 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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