• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.157-166
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• 2011

최근 수중 환경 모니터링 시스템에 대한 관심이 높아지면서 수중음파센서네트워크에 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 수중음파센서네트워크는 수중환경 모니터링, 수중자원탐사, 해양 데이터 수집, 군사 목적 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 이러한 다양한 분야에서 활용 가능한 수중음파센서네트워크의 활성화를 위해서는 PHY-MAC 프로토콜의 정의가 필수적이다. 하지만, 수중음파센서네트워크는 제한된 대역폭, 다중경로 및 페이딩현상, 지상 무선통신에 비해서 낮은 음파 속도로 인한 전송 지연시간 등 수중환경의 특수성에 고려해서 구현을 해야 한다. 본 논문에서는 수중환경과 관련된 제약사항을 고려하여 적응적인 PHY 프로토콜의 주파수, 네트워크 토폴로지, MAC 프로토콜, PHY-MAC 인터페이스, 데이터 프레임 포맷을 정의하고, 구현한 시스템의 구성에 대해서 설명하며, 수중환경에서의 실제 실험을 통한 데이터를 기반으로 성능 평가를 하였다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제35권4호
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• pp.337-344
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• 2008

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.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.258-268
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• 2011

수중 음파 센서 네트워크는 수종환경에서 재해방지, 환경 감시 시스템 등의 용도로 이용될 수 있다. 그러나 수중환경에서는 지상과는 다른 긴 전파 지연과 낮은 전송 속도, 제한된 대역폭파 같은 특성을 고려하여야 한다. 본 논문은 수중 음파 센서 네트워크에서 우선순위에 따라 슬롯이 각 노드에 맞게 할당되는 비경쟁방식의 슬롯 예약 구간을 통해 충돌 및 에너지 손실을 최소화하는 Priority Reservation MAC(PR-MAC) 프로토콜을 제안한다. 또한 성능을 평가하기 위해 수학적 분석 모델을 제시하고 그 결과로 충돌 확률, 충돌에 의한 에너지 소모량, 처리율, 채널 효율을 기존 프로토콜과 비교 평가하여 제안된 프로토콜의 우수성을 보인다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 춘계학술대회
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• pp.344-347
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• 2011

전파를 이용하는 지상에서의 무선 센서 네트워크와 달리 수중에서는 음파를 이용하여 통신을 한다. 음파를 이용한 수중 센서 네트워크에서 긴 전파지연과 제한된 대역폭을 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 수중 센서 네트워크에서 긴 전파 지연으로 노드가 전송한 패킷(Packet)은 빈번히 충돌한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 무선 네트워크에서 이용되는 백오프(Back-off) 기법이 일반적으로 이용된다. 그러나 노드의 배치에 따라 고정된 슬롯시간(Slot-time)은 불필요한 지연시간을 발생시켜 네트워크의 성능을 저하 시킨다. 본 논문에서는 슬롯시간의 동적인 설정 기법을 제안하고 기존에 연구된 MAC 프로토콜에 적용하였다. 마지막으로 기존의 MAC 프로토콜과 제안된 기법을 적용한 MAC 프로토콜의 성능을 비교하고, 그 결과 기존 MAC 프로토콜에 비하여 우수한 성능을 보임을 확인 하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 가을 학술발표논문집 Vol.34 No.2 (D)
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• pp.294-299
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• 2007

수중 센서 네트워크에서는 물 속이라는 환경적 특성으로 인해 네트워크 구성에 있어서 많은 어려움이 있다. 무엇보다도 배터리를 지속적으로 공급받거나 충전시킬 수 없기 때문에 배터리 고갈로 인한 센서노드의 손실이 발생하고 이는 전체 센서 네트워크 연결을 방해하는 요소로 작용하게 된다. 따라서 본 논문에서는 지역적으로 소스 라우팅 기법을 적용하여 에너지 소비를 줄이는 라우팅 기법을 제안하였다. 먼저 수중 통신에 사용되는 음파와 에너지와의 관계식을 유도한 뒤에 에너지 소비에 중요하게 작용하는 변수들을 이끌어 냈다. 깊은 바다에 설치된 센서 네트워크에서는 깊이에 따른 환경 변수들의 값이 달라질 수 있기 때문에 링크 메트릭에 영향을 줄 수 있음을 확인했고 이를 바탕으로 에너지 소비에 미치는 환경변수들의 영향도와 제안된 라우팅 기법이 에너지 소비에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권4호
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• pp.106-114
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• 2015

수중 음파 센서 네트워크의 다각적인 발전에도 불구하고 네트워크상에서의 연결이 손실되는 경우가 여전히 존재한다. 특히 해양 환경에서 네트워크상의 연결 중에 발생할 수 있는 연결 단절을 유발하는 많은 다양한 문제점으로 인해 이를 보완하기 위해서 수중 음파 통신 네트워크를 위한 새로운 테스트 메커니즘이 필요하다. 본 논문에서는 통신 프로세스의 문제점 및 에러가 발생하는 위치를 식별하기 위해서 장애 없이 네트워크 배포시 가장 중요한 부분들에 대해 조사할 수 있는 방법을 제안한다. 수중 음파 통신 네트워크(UWASN)를 위한 Step-wised Out-test 메커니즘을 도입하고 실험을 통하여 out-test 기능을 이용한 수중 단말의 작동을 엄격하게 점검하였다. 구현 및 실험 결과를 통해서 Out-test 기능의 유용성 및 우수성을 입증하였고 향후 가능한 개선을 제시하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2015년도 추계학술발표대회
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• pp.351-354
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• 2015

지구 전체 표면적의 약 70%인 바다는 석유를 포함한 각종 수산자원이 풍부하지만 인간은 바다로 접근하기 위해 파도, 태풍 등의 날씨에 절대적인 영향을 받기 때문에 쉽게 접근하기 어렵다. 이 경우 해양 관련 정보를 얻고 분석 및 활용하기 위해 IoT (Internet of Things)의 기반 기술인 센서네트워크를 사용할 수 있다. 하지만 바다에 센서네트워크를 적용하기 위해서는 파도, 태풍을 포함한 염분 등을 충분히 고려해야 한다. 게다가 수중 통신을 사용할 경우 수중에서는 전파를 사용할 수 없기 때문에 음파와 같이 수중에서 통신이 가능한 방법을 선택해야 한다. 따라서 본 논문에서는 해양센서네트워크 기술의 현장 적용을 위한 고려사항에 대해 논의하고, 실제 가두리 양식장에 설치 운용한 사례를 소개한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권5호
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• pp.956-962
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• 2008

바닷속과 같은 수중에서 1개의 광섬유에 다량의 배열형 광센서를 접속하여 광범위한 영역에서의 원격 측정도 가능한 광 CDMA 기반 광섬유 센서를 이용한 음파탐지 시스템을 제안한다. 그리고 제안 시스템에서 잡음특성을 이론적으로 분석하고 컴퓨터 시뮬레이션에 의하여 그 결과를 분석한다. 광 CDMA 기반 광섬유 센서를 이용한 음파탐지 시스템에서 센서의 측정 시간을 증가시키면 종래의 WDMA 방식을 적용할 경우 보다 많은 광센서가 접속 가능한 것을 알 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39B권6호
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• pp.360-369
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• 2014

수중 음파 센서 네트워크를 이용하여 수중 환경의 자료를 수집하고 이를 이용하여 오염도를 측정하거나 자연재해를 예방하는 등의 연구가 진행되고 있다. 수중에서 수집된 자료는 음파 통신으로 지상의 통신 개체로 전달된다. 수중 환경은 지상 환경에 비해 전송 속도가 낮고, 전송 지연이 빈번히 일어나는 등 통신 성능이 좋지 않기 때문에 지상의 무선 통신에서 사용되는 보안 기술을 그대로 적용시키는 것이 어렵다. 이로 인해 보안 기술을 배제한 체 통신 기술만 사용할 경우 전송되는 자료가 공격자에 의해 탈취되거나 위 변조 되는 등의 보안 위협에 노출될 수 있다. 그렇기 때문에 개체 간의 신뢰성을 입증해 주고, 암호화 통신을 위한 비밀키를 공유하는 인증 및 키 발급 프로토콜 등과 같은 보안 기술이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 수중 환경을 위해 경량화한 인증 및 키 발급 프로토콜인 UW-AKE을 제안한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37C권12호
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• pp.1328-1336
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• 2012

수중 음향통신 환경에서는 지상 RF 통신에 비하여 제한된 대역폭, 높은 페이딩효과, 높은 수중음파 전달지연과 같은 제약이 있다. 본 논문에서는 이러한 수중 음향통신의 제약을 극복하여 효과적인 대규모 수중감시시스템의 구축을 가능케 하는 계층적 네트워크 구조를 제안한다. 제안하는 네트워크구조는 수중센서, 클러스터헤드, 수중/해상 싱크 및 수중무인기를 포함하며, 패킷의 전송성공률을 최대화하고 센서노드의 전력소모를 최소화시키기 위하여 복수의 수중무인기를 이용한 하이브리드 형태의 데이터라우팅을 제공한다. 즉, 클러스터 내부에서 클러스터멤버들은 Tree구조기반 라우팅을 사용하여 클러스터헤드에게 데이터를 전송하며, 궤도 이동을 하는 수중무인기는 클러스터헤드로부터 병합된 센싱데이터를 수집하고 Store-carry-forward 방식으로 싱크노드에게 데이터를 전달한다. 수중무인기의 최장 궤도이동 시간을 최소화하기 위하여 Integer Linear Programming 기반의 알고리즘이 사용된다. 시뮬레이션을 이용한 성능분석을 통하여 제안하는 수중센서네트워크 구조가 기존의 Gradient 기반 라우팅과 Geographical Forwarding 방식에 비해 높은 전송성공율과 낮은 전력소모를 획득할 수 있음을 보인다.