AIS는 데이터 송수신을 위하여 2개의 채널을 사용하고 있으며, 채널 당 2,250개의 시간 슬롯으로 분할하여 사용하는 시분할 다중화 방식을 적용하고 있다. 특히 AIS에서 주로 사용하고 있는 SOTDMA 프로토콜은 데이터를 전송하기 위한 시간 슬롯을 예약하고 예약된 슬롯 정보를 공유함으로써 슬롯 간섭을 피하고 있기 때문에 슬롯의 사용 상태는 매우 중요하다. 여기에서는 해발고가 높은 우리나라 주요 AIS 기지국의 슬롯 점유율과 슬롯 점유율에 영향을 미치는 수신 메시지 비율 및 통신 거리 분포 등에 대하여 분석하였다.
본 논문에서는 AIS의 기본 개념과 위성 AIS을 위한 고려사항, 위성 AIS의 적용에 따른 문제점과 성능 분석을 위한 예상 링크 값을 바탕으로 해상에서의 오브컴(ORBCOMM) 위성의 AIS 성능분석을 수행하였다. 제안한 방식은 현재 제공되고 있는 오브컴 저궤도 위성을 이용하여 두 개의 swath width과 선박의 수에 띠론 메시지 슬롯 할당과 reporting 간격을 고려한 메시지 충돌을 시뮬레이션 하였고, 해상 영역은 육상기지국 몇 해안에서 가까운 영역부터 먼 해상 영역으로 구분하여, 각 해상 영역에는 선박 A(속력 0-14 knots), 선박 B(속력 14-23 knots), 선박 C(속력 23 knots 이상)의 트래픽이 모두 존재 한다는 가정하에 시뮬레이션을 통해 성능 평가하였다. 그 결과 선박 수가 증가할수록 슬롯에 겹치는 메시지 수가 많았으며, 운항 속도별 reporting 간격의 경우 보고주기가 길수록, 선박 A의 트래픽이 높은 영역일수록 검출확률이 높아짐을 보였다.
최근 AIS 기술을 적용한 MOB(Man Overboard) 장치가 개발되고 있으나 이에 대한 국제적인 기술표준 뿐만 아니라 우리나라의 기술기준도 아직까지 마련되어 있지 않다. MOB가 사용하는 주파수가 AIS 주파수와 동일하기 때문에 AIS VDL(VHF Data Link)에 미치는 영향이 파악되지 않았기 때문이다. 본 연구에서는 AIS 기술을 적용한 MOB가 AIS VDL에 미치는 영향을 분석하고 기술기준을 마련하는데 있어서 고려해야 할 사항을 제시하였다.
Sol-Bee Lee;Jung-Hyok Kwon;Bu-Young Kim;Woo-Seong Shim;Dongwan Kim;Eui-Jik Kim
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.
해상이동업무에서 선박자동식별장치(ASI)는 선박의 안전항해를 위한 정보교환에 가장 많이 활용되고 있는 무선설비이다. 그러나 AIS 탑재 선박이 증가하면서 AIS 시간 슬롯 점유율 증가로 인한 데이터 수신율이 저하되는 현상이 발생하고 있따. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 국제적으로는 지향성 안테나를 사용한 섹터 수신 기법의 도입을 권고하고 있다. 본 논문은 야기 안테나를 사요한 AIS 데이터의 섹터 수신효과를 분석하였다.
AIS(Automatic Identification System)은 선박과 육상뿐만 아니라 선박 상호간의 안전항해 관련 정보를 송수신하기 위한 무선항행설비로서 SOLAS 협약에 의해 도입되어 널리 사용되고 있으며, 특히 선박의 관제업무에 많이 이용되고 있다. AIS 동적정보는 선박의 항해상태와 속도에 따라 2초 내지 3분 간격으로 전송되고 있다. 그러나 AIS 통신량이 증가하면서 데이터링크 부하 증가와 슬롯충돌로 인하여 AIS 데이터가 수신되지 못하는 경우가 많이 발생하고 있다. 본 논문에서는 AIS 데이터링크 부하를 경감하기 위한 방안으로 AIS 동적정보 전송주기에 대한 변경 방안을 제시하였다.
선박의 자동식별 시스템(Automatic Identification System(AIS))은 다중접속 방법으로서 SOTDMA를 채택하고 있다. SOTDMA 시스템은 Aloha 영역에서 슬롯 재사용으로부터 기인하는 Gaussian Minimum Shift Keying(GMSK) Co-Channel Interference(CCI)에 의해서 시스템 성능이 저하된다 이 논문에서는 CCI를 제거할 수 있는 여러 가지 방법을 소개하고 비교 분석하여 향후 선박의 자동식별 시스템에 적용 가능한 CCI 제거기법 개발 방안에 대해서 논하도록 하겠다.
AIS(Automatic Identification System)는 지난 10년간 해상에서 선박의 안전운항을 위해 광범위하게 사용되어 왔다. 이에 따라 AIS에서 사용하는 VHF 대역의 데이터 링크에서 통신량도 꾸준하게 증가하고 있다. AIS 디이터 트래픽의 증가는 AIS 서비스 통신품질의 저하를 야기할 수 있다. 국내 주요항만에서 AIS 통신량의 현황분석을 통하여 통신증가의 문제점을 지적한 바는 있지만 이에 대한 대책을 제시한 연구결과는 없다. 본 연구에서는 해상에서 AIS 기지국 장치에서 제공하는 메시지를 이용하여 AIS 기지국의 통신슬롯의 점유율을 분석하는 분석방법과 그 분석정보를 이용한 AIS 기지국의 자동 제어방안을 제시하고자 한다.
AIS(automatic identification system)는 충돌 방지를 위해 선박의 위치 정보를 전달하는 시스템으로, 핵심기법으로서 SOTDMA(seH-o.ganired time division multiple access)알고리즘을 구현해야 한다. 따라서 SOTDMA 알고리즘을 효과적으로 구현하기 위해서 성능 분석을 위한 평가 시스템의 개발이 필요하다. AIS용 SOTDMA 알고리즘 성능평가 시스템은 무선 통신 채널에 의한 선박들간의 통신 방식을 여러 선박 객체들이 공유 메모리에 독립적으로 접근하는 방식으로 모사 했다. 각각의 선박을 하나의 객체로 모사하고 무선 통신 채널을 공유메모리로 모사 했다. 여러 선박들의 보고주기와 메시지를 입력으로 주어 SOTDMA 알고리즘에 파라 각 선박들의 슬롯 할당이 이루어지며, 그 결과분석을 통해 성능분석이 가능하다. AIS용 SOTDMA 알고리즘 성능평가 시스템을 개발함으로써, AIS 개발에 사용할 프로토콜 구현시 시행 착오를 줄일 수 있으며 AIS 채널 접속 프로토콜의 충돌 횟수, Capacity와 Throughput을 예측할 수 있다.
본 논문에서는 AIS 용 채널 접속 알고리즘을 분석하고 이를 구현하기 위한 모듈화 된 함수로 설계한 결과를 제시하였다. 먼저 ITU-R M.1371에서 규정한 RATDMA, ITDMA, FATDMA 및 SOTDMA 알고리즘의 기능을 분석하였으며 각각의 알고리즘을 모듈화 된 함수로 설계하였다. 설계한 채널 접속 알고리즘의 기능을 검증하기 위해 PC 상에서 C 언어를 이용하여 구현하고 모의 실험을 수행하였다. 실험 결과 설계한 채널 접속 알고리즘이 슬롯 할당을 제대로 수행함을 확인하였으며 표준안에서 제시한 요구를 만족함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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