무선 센서 네트워크에서 이동하는 싱크를 활용하여 데이터를 수집하는 방법을 통해 데이터 수집의 효율성과 네트워크의 수명을 향상시키는 연구들이 진행되었다. 드론을 모바일 싱크로 활용할 경우 장애물이나 지형 등의 영향을 최소화 할 수 있기 때문에 기존의 지상에서 운용되는 모바일 싱크들에 비해 효과적인 데이터 수집이 가능하다. 본 논문에서는 드론과 지상 센서 네트워크의 연동 시 드론의 이동 경로가 정해지지 않은 상황에서 안정적인 데이터 수집을 위해 드론의 비행경로를 예측하고 센서 네트워크의 데이터 수집 지연 시간을 반영하여 최적의 랑데부 노드를 선정하는 방법을 제안한다. 선정된 지상 랑데부 노드는 네트워크 내의 모든 데이터를 수집하고 드론과 직접 통신을 통해 데이터를 전송한다. 또한 시뮬레이션을 통해 제안기법이 드론의 비행경로와 데이터 수집의 지연시간을 반영하지 않는 기법들에 비해 안정적인 데이터 수집이 가능하다는 것을 검증하였다.
본 논문은 유전 알고리즘을 활용하여 저궤도 위성 네트워크(LEO)와 다른 서비스 간의 주파수 공존 문제에 대한 해결 방안을 제시한다. LEO 위성을 이용하는 비지상 네트워크(NTN)는 동적 특성을 가지고 있으며, 전파 규칙에 따라 타 서비스와 주파수를 공유할 때 발생할 수 있는 간섭 문제를 해결해야 한다. 본 연구에서는 3GPP에서 제안한 NTN 운용 시나리오를 기반으로 간섭 시나리오를 모델링하고, 유전 알고리즘을 통해 NTN이 지상 서비스를 보호하면서도 최소한의 서비스 품질(QoS)를 만족하는 최적의 채널 할당방안을 도출하였다. 시뮬레이션 결과, 제안된 방법은 기존의 고정 할당 방식이나 그래프 컬러링 방식보다 우수한 성능을 보였으며, 효율적인 주파수 공유가 가능함을 확인하였다.
As a way to further expand and enable the 5G ecosystem, the $3^{rd}$ Generation Partnership Project (3GPP) is considering the development of a 5G new radio (NR)-based non-terrestrial network (NTN). These NTNs are expected to provide ubiquitous 5G services to user's equipment (especially, in Internet of Things/machine-type communications (IoT/MTC) public safety, and critical communications) by extending service coverage to areas not covered by 5G terrestrial networks. To this end, this NTN is developing scenarios to provide 5G services using spaceborne vehicles, such as geosynchronous and low-Earth orbit satellites, and airborne vehicles, such as unmanned aircraft systems, including high-altitude pseudo-satellites. In addition, various technologies are being studied to satisfy new requirements not considered in 5G NR, such as long propagation delay time, large cell coverage, large Doppler effect, and base station movement. In this paper, we present the scenarios, requirements, technical issues and solutions, and standardization planning for NR-based NTN in 3GPP.
최근 마이크로 센서와 무선 통신 기술의 진보는 센서 네트워크의 발전을 가능하게 하였다. 이와 같은 사실은 무선 센서 네트워크를 위한 수많은 라우팅 프로토콜의 개발로 이어졌으며, 다양한 구조의 알고리즘들이 제안되었다. 특히, 디렉티드 디퓨젼(Directed Diffusion; DD)은 데이터 중심 기반의 라우팅 알고리즘으로 속성 칼 쌍을 이용하여 통신하는 센서 네트워크의 한 패러다임이라고 할 수 있다. 그러나 기존의 DD에서는 작업을 요청하는 질의 메시지(interest message)가 전체 센서 네트워크에 플러딩(flooding)되는데, 이러한 과정은 에너지 소비 측면에서 볼 때 매우 비효율적이라고 할 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 센서 노드의 에너지와 밀도 정보를 고려한 임계값을 이용하여 데이터의 전송 지역을 제한함으로서, 네트워크의 에너지 소비를 줄일 수 있는 새로운 메시지 전달영역 제한기법(propagation limiting method; PLM)을 제안한다. 퍼지 규칙 기반 시스템은 센서 필드에 배치된 노드들의 에너지와 밀도 정보를 입력 파라미터로 사용하여 메시지 라우팅을 위한 임계값 결정에 사용된다 본 연구에서 제안된 기법을 사용하여 센서 네트워크의 에너지 소비를 실험한 결과 기존에 제안되었던 알고리즘들에 비해 상대적으로 높은 효율성을 나타내었으며, 전체적으로 네트워크의 수명도 연장할 수 있었다.
In this paper, the contemporary deployment of broadband and Internet-of-Things (IoT) services based on the Low Earth Orbit (LEO) satellite communication network is presented. First, the global service and key technologies of small and nanosatellites are briefly addressed, and then, the progress of relevant standard technologies is explained. Finally, the overall potential for the future development of the LEO satellite communication network is highlighted.
최근 광대역 서비스에 대한 소비자들의 욕구가 차츰 증가하고 있고 대상콘텐츠도 데이터와 음성 및 비디오까지 포함된 멀티미디어 서비스로 변화함에 따라, 통신서비스 제공업체들은 이에 대한 해결책을 찾는 것이 지상과제가 되었다. xDSL, 케이블 모뎀, 광랜 등 엑세스 네트워크가 잘 발달되어 있는 국내에서도 멀티미디어 서비스의 최종 수신 장치가 될 TV, PC, 오디오 기기 및 전화기 등에까지 네트워크를 연결하기 위해서는 댁내에서 또 다른 홈 네트워크를 구성해야 하는 상황이다. 이러한 홈 네트워크를 가능하게 하는 기술로는 홈 RF, 무선랜, 블루투스 등 무선 홈 네트워크 기술과 IEEE1394, 이더넷, 홈 PNA, 전력선통신과 같은 유선 홈 네트워크 기술로 나눌 수 있다. 무선 홈 네트워르 기술의 경우, 댁내에서의 반사와 감쇄 등의 영향에 의한 음영지역이 존재하는 단점이 있고 또 RF단을 구현해야 하므로 시스템 가격이 올라가게 된다. IEEE1394, 이더넷, 홈 PNA 같은 유선 홈 네트워크기술의 경우에는 댁내 통신을 위해 새로운 선을 포설해야 하는데 이를 위해서는 막대한 시설 투자비가 들어가게 된다. 이 막대한 투자비는 홈 네트워크 구축에 많은 시간이 걸리게 하는 요인이 될 뿐만 아니라, 일반 사용자들이 서비스를 이용하기에는 가격적으로 부담스럽게 된다. 전력선통신 (PLC: Power Line Communication) 은 전기를 공급하는 전력선에 흐르고 있는 상용주파수 50/60Hz의 저주파 전력신호에 고주파 신호를 활용하여 데이터를 실어 나르는 통신기술이다. 집안 곳곳 이미 포설되어 있는 전력선이 이미 하나의 네트워크를 구성하고 있기 때문에 번거롭고 값비싼 추가 배선작업 없이 바로 네트워킹이 가능하다. 이와 같은 이유로 고속 PLC는 설치 용이성, 접근성, 속도 및 비용부분 등에서 경쟁기술에 비하여 여러 장점을 가지고 있다. 젤라인은 국내 전력선통신 표준을 만족하는 24Mbps 고속 전력선통신 칩을 기반으로 다양한 전력선 채널환경 하에서 최적의 통신을 보장하는 전력선 통신시스템을 제공하고 있으며, 이를 소개하고자 한다.
네트워크 기반 무인기 제어통신 시스템을 위한 복잡도와 성능을 고려한 지상국 최적 안테나 패턴 설계 방식을 제시하였다. 다수개의 측면 섹터와 한 개의 상향 섹터로 구성되는 지상국 안테나의 섹터 수, 수평/수직 빔폭, 틸팅각도 등 안테나 설계 파라미터의 변화에 따른 수직/수평 각도 별 안테나 이득을 모델링하고, 가상의 3차원 공간 내에서 각 파라미터의 변화가 신호 대 잡음 비 (SNR : signal to noise ratio) 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 다양한 파라미터 중 측면 섹터의 틸팅 각도가 성능에 가장 큰 영향을 미치는데, 지상국 간 거리가 길수록, 최고 고도가 높을수록, 측면 섹터 수가 작을수록 틸팅 각도를 낮춰야 함을 확인할 수 있었다. 또한 최저 SNR 최대화 측면에서는 측면 섹터 수직 빔폭을 늘리는 것이 유리하지만 평균 SNR 측면에서는 수직 빔폭을 줄이는 것이 유리함을 확인하였다.
본 논문에서는 비시선각 오차에 크게 영향을 받는 지상파 기반 무선측위의 정확도 개선을 위하여 근래에 제안된 무선신호 지도정합법의 성능을 실험을 통하여 검증하였다. 무선신호 지도정합법은 지상파 무선 네트워크 으로부터 다량의 익명 이동기기들로부터 무선신호를 자동적으로 무작위 채집하여 확률 통계적으로 비시선각 오차의 크기를 추정하고 보정하는 새로운 방법론이다. 무선신호 지도정합법은 이동성 관리가 필요한 어떠한 형태의 이동통신 네트워크에 적용이 가능하며 측위를 위하여 특별한 사양의 이동국 단말기와 기준국의 사양을 별도로 요구하지 하지 않으므로 향후 다양한 개형으로 전개될 ubiquitous sensor network의 고효율 측위 수단으로 전개가 가능하다. 실재 도심환경에서 획득한 CDMA 신호에 대하여 무선신호 지도정합법을 적용한 결과 비시선각 오차의 영향을 감소시키며 측위성능의 향상이 현실적으로 가능함을 확인하였다.
초음파를 이용한 통신은 지상 통신에 비해 작은 대역폭을 사용하기 때문에 하나의 통신 주파수를 사용하거나 그 이상의 주파수를 사용한다. 또 수중 통신의 대역폭이 작기 때문에 사용 주파수가 다른 모뎀을 사용하더라도 서로 간섭이 발생되는 경우가 있어 통신을 할 수 없게 된다. 본 연구에서는 한 시스템에서 사용 주파수가 다른 모뎀을 사용할 때 서로간의 주파수 충돌을 회피함으로써 네트워크상에서 통신을 보장하는 미들웨어를 연구하고자 한다.
음파를 이용한 수중 센서 네트워크는 지상에서의 무선 네트워크 환경과 다르게 긴 전파 지연과 낮은 전송 속도를 가진다. 따라서 기존의 선 네트워크에서 사용되는 프로토콜을 수중 센서 네트워크에 적용될 경우 매우 제한적이며 비효율적으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 수중 센서 네트워크에서 에너지 효율과 처리율 향상을 위한 MAC 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 슬롯 기반의 경쟁 기법을 사용하며 데이타 패킷을 전송하기 위해 사전에 슬롯을 예약하게 된다. 제안된 프로토콜에서는 경쟁방식에 의하여 노드간의 충돌이 발생할 수 있으나 예약방식에 의하여 인접 노드의 채널을 미리 인지함으로써 충돌을 최소화하고 노드의 불필요한 에너지 소모를 줄임과 동시에 처리율 향상을 가져온다. 제안된 프로토콜에 대한 성능을 평가하기 위해 시뮬레이션을 수행하며 소모된 에너지, 충돌횟수, 채널효율, 처리율과 전송지연시간에 대하여 평가한다. 또한 기존의 MAC 프로토콜과 비교함으로써 제안된 프로토콜이 기존의 프로토콜에 비해 성능이 우수함을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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