본 논문에서는 고속 FPGA 설계를 위한 논리 수준의 조합회로 합성 알고리듬을 제안한다. 제안 된 알고리듬은 회로의 지연시간을 줄이기 위해 critical path를 분할한 후 분할된 회로를 동시에 수행하는 구조의 회로를 생성한다. MCNC 표준 테스트 회로에 대한 실험에서 제안된 지연시간 최적화 알고리듬이 기존 알고리듬에 비해 지연시간이 평균 33.3 % 감소된 회로를 생성함을 보였다.
본 논문에서는 기밀 통신 시스템에서의 지연 분석을 위해 대기 이론ㅇ르 이용하여 시큐리티와 성능사이의 tradeoff를 정량화하고, 시큐리티 메커니즘과 프로토콜에 의해 야기된 지연을 줄이기 위한 최적화기법으로 전처리, 메시지의 분할과 압축, 압축과 암호의 통합, 사용자 인증과 접근 제어의 통합을 고려한다. 그리고, 시큐리티 서비스를 제공하기 위한 시큐리티 메커니즘으로 DES를 이용한 경우, RAS 의 디지털 서명, IDEA와 RSA의 결합을 고려하고, 각각에 대해 대개 이론의 M/M/1모델, M/E/1모델, M/H/1 모델을 적용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 평균 지연을 분석한다.
초저지연 인프라 기술은 인터넷 및 멀티미디어 정보 교환을 목적으로 만들어져 대역폭 증대에 힘써온 범용 통신망의 한계를 초월하여 실시간 시민감형 통신 및 산업 공정 제어 계측 정보 교환을 위하여 지연을 극소화 하고 확정할 수 있는 통신 인프라를 구축하기 위한 기술이다. 본고에서는 초저지연 인프라 구축을 위한 핵심 기술인 시간 제어 네트워크 기술과 전광 네트워킹 기술을 소개하고 산업 및 연구 기관의 관련 분야 활동 상황과 국제 표준화 동향에 대해 알아본다.
논문에서는 로우듀티사이클 환경을 고려하여 목적지까지 데이터 전송의 신뢰성뿐만 아니라 낮은 데이터 지연도 보장하는 DIGF (Delay Improvement Greedy Forwarding) 기법을 제안한다. 초기에 제안된 그리디 포워텅 기법들은 무선링크가 갖는 비신뢰성 및 비대칭성의 문제점을 해결하기 위해 데이터 전송 성공률과 에너지 효율을 높이는 기법이 제안되었다. 하지만 많은 그리디 포워텅 기법들은 노드들이 데이터를 송수신하기 위해 대기하고 있는 수신대기상태로 인한 많은 에너지 소모를 고려하지 않아 네트워크 라이프타임을 감소시킨다. 이러한 문제점을 해결하고자 제안기법인 DIGF는 무선링크의 비신뢰성과 비대칭성을 고려할 뿐만 아니라 로우듀티사이클 환경을 고려한다. 또한 로우듀티사이클 환경을 고려할 때 발생되는 높은 수면지연성 (Sleep latency) 을 해결하기 위한 알고리즘을 제안하여 낮은 전송지연과 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장한다.
본 논문에서는 Long-Term Evolution (LTE) 시스템에서 사용자 단말과 통신하는 상대노드 사이에 발생하는 양방향 지연을 고려하여 새로운 전력절감 알고리즘을 제안한다. 제안하는 전력절감 알고리즘은 양방향 지연을 겪는 트래픽 발생 패턴에 맞추어 기존 LTE 시스템의 전력절감 알고리즘에서 사용하는 단말 상태 천이 순서를 반대로 적용한다. 발생하는 양방향 지연을 수학적으로 모델링한 후 제안 전력절감 방식의 성능을 단말의 에너지 소비량과 패킷의 버퍼링 지연 관점에서 분석한다. 운용 파라미터의 변화에 따라 이들 성능을 에너지-지연 트레이드오프 곡선으로 특성화하고 이를 통해 제안하는 전력절감 방식이 기존 LTE 표준의 전력절감 방식과 비교하여 에너지와 지연 성능 모두를 효과적으로 향상시키고 있음을 확인한다.
차세대 암호로 대두 되고 있는 양자암호는 양자키전송 프로토콜과 양자비밀직접통신으로 나뉘어 연구되고 있다. 양자키전송 프로토콜은 사용상의 비효율성 때문에 현대암호와 병합하여 사용하거나 OTP를 포기한 형태로 사용될 수 있다. 본 고에서는 양자키전송이 아닌 직접통신을 양자암호화 하여 진행하는 알고리즘을 제안하였다. 양자비밀 직접통신을 구현하는 방식은 2채널 방식을 이용하였다. 두 채널 중 한쪽 채널에 아인슈타인의 중력장에의한 시간지연 함수를 적용하여 두 채널간 시간차를 적용하는 방식의 양자비밀직접통신 프로토콜을 설계 하였다. 제안하는 시간 지연 효과는 중력렌즈 현상을 반영한 것으로 점질량에 의한 시간지연을 제안하였다. 원심가속도를 이용한 중력 발생기는 점질량계에 포함되며 이를 이용한 시간지연은 중력계의 변화에 의한 상관관계를 보임을 알 수 있다.
무작위와 체계적인 것에 의한 지터를 제어하는 지연고정 루프가 소개 되었다. AC는 연속적인 지연단의 지연 시간을 평균화 하고 모든 지연 단의 지연시간을 동일하게 한다. 지연위상고정을 기반으로한 0.18um CMOS공정으로 제작된 클럭 발생기의 측정결과는 13.4ps rms 지터 크기를 보였다.
시간 지연이 있는 시스템에서의 최적 제어 이득은 시간 지연이 없는 시스템에서 설계된 최적 제어 이득과 지연 시간에 대하여 계산된 상태천이 함수의 곱의 형태로 나타난다. 따라서 시간 지연이 없는 시스템에 대하여 PID제어기의 영점들을 플랜트의 최대 극점에 근접하도록 가중치 요소 Q와 R을 선택하여 최적 제어 이득을 구하고, 시간 지연이 있는 2차 시스템에서의 상태천이 함수를 계산하여 시간 지연이 있는 시스템에서의 강인한 최적 PID 제어기 설계가 가능하도록 하였다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 표준화 중인 LTE(Long Term Evolution) 시스템은 고품질의 다양한 서비스를 제공하기 위한 차세대 이동통신 기술로써, 최근 LTE 시스템의 무선자원 사용효율을 향상시키기 위한 하향링크 스케줄링 기법 연구가 활발하게 수행되고 있다. 본 논문에서는 무선 채널 상태나 공정성뿐만 아니라 다양한 트래픽 종류의 지연에 대한 QoS 요구사항을 보장하기 위해서 지연 가중치(delay weight) 함수를 적용한 DAPS(Delay-Aware Packet Scheduling) 알고리즘을 제안한다. DAPS 알고리즘은 패킷의 큐잉 지연이 허용되는 최대 지연에 가까울수록 지연 가중치를 증가시켜 높은 우선순위를 제공함으로써 최대 허용 지연 이내에 처리되는 패킷의 수를 증가시킨다. 모의실험 결과 DAPS 알고리즘은 기존 스케줄링 알고리즘과 비교하여 전송되는 패킷의 큐잉 지연이 최대 허용되는 지연을 초과할 확률을 최소화하여 패킷 지연에 관한 성능을 개선하였다.
본 논문에서는 초고속 위성통신 시스템의 채널 특성에 대한 성능 분석을 하였다. 고속 데이터 전송의 열화요인으로 작용하는 군지연과 비선형 분석을 통하여 다양한 전송 서비스를 제공하는 Ka 대역의 초고속 전송 시스템의 채널 성능 영향을 고찰하였다. 전송 데이터가 증가할수록 군지연과 비선형에 의한 영향은 증가하며, 군지연 선형 성분과 비선형의 AM-AM 성분이 시스템 성능 열화에 지배적으로 작용하는 것을 알 수 있었다. 고속 데이터에 따른 광대역 전송 대역폭으로 낮은 군지연과 이득 평탄도를 얻기가 어려우므로 주요 열화 요소를 등화하여 수십 Mbps에서부터 수백 Mbps 의 넓은 범위의 서비스를 동일 시스템에서 효과적으로 제공하여야 한다. 분석된 결과는 최적의 동작점을 갖는 초고속 위성통신 시스템을 설계하고 운용하는데 활용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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