• 전자공학회논문지
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• 제50권7호
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• pp.292-299
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• 2013

본 논문에서는 IEEE 802.15.3 Medium Access Control Layer(MAC)와 UWB PHY(Physical Layer)의 기반에서 유/무선 통신이 가능한 동축 케이블 기반의 데이터 전송 시스템을 설계하고 구현하였다. 구현된 시스템은 가정용 동축 케이블(Coaxial Cable)이나 광동축 혼합망(Hybrid Fiber Coax) 기반에서 기가비트(Gigabit) 전송률로 양방향 데이터 전송이 가능하다. 본 동 축케이블 기반의 송수신 시스템은 가정이나 사무실의 $75{\Omega}$ 동축 케이블로 명령, 제어 그리고 데이터가 송수신 된다. 구현된 시스템은 중심 주파수 4GHz에서 1.33GHz의 대역폭으로 동작하며, BPSK를 사용하여 채널 전력의 ${\pm}15dBm$으로 심벌을 송신한다. 개발된 시스템을 일반적인 가정환경 내에서의 실험 조건으로 최대 3개의 CATV RF 분배기를 통해 동작함을 확인하였다.

• 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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• 제55권7호
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• pp.303-312
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• 2006

This paper proposes the architecture and protocol of a data communication network for the safety system in nuclear power plants. First, we establish four design criteria with respect to determinability, reliability, separation and isolation, and verification/validation. Next we construct the architecture of the safety network for the following systems: PPS (Plant Protection System), ESF-CCS (Engineered Safety Features-Component Control System) and CPCS (Core Protection Calculator System). The safety network consists of 12 sub-networks and takes the form of a hierarchical star. Among 163 communication nodes are about 1600 origin-destination (OD) pairs created on their traffic demands. The OD pairs are allowed to exchange data only during the pre-assigned time slots. Finally, the communication protocol is designed in consideration of design factors for the safety network. The design factors include a network topology of star, fiber-optic transmission media, synchronous data transfer mode, point-to-point link configuration, and a periodic transmission schedule etc. The resulting protocol is the modification of IEEE 802.15.4 (LR-WPAN) MAC combined with IEEE 802.3 (Fast Ethernet) PHY. The MAC layer of IEEE 802.15.4 is simplified by eliminating some unnecessary (unctions. Most importantly, the optional TDMA-like scheme called the guaranteed time slot (GTS) is changed to be mandatory to guarantee the periodic data transfer. The proposed protocol is formally specified using the SDL. By performing simulations and validations using Telelogic Tau SDL Suite, we find that the proposed safety protocol fits well with the characteristics and the requirements of the safety system in nuclear power plants.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.11-19
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• 2010

ZigBee는 WPAN(Wireless Personal Area Networks)을 위해 IEEE 802.15.4 표준에 근거하여 저비용, 저전력 소모를 위해 만들어진 표준이다. ZigBee 표준에서 라우팅을 위해 AODV(Ad-hoc On-Demand Distance Vector)와 트리 라우팅(Tree Routing) 두 가지 방법이 제시되었다. 트리 라우팅은 IEEE 802.15.4 MAC 계층의 토폴로지 형성 과정 동안에 만들어진 부모-자식 관계에 근거하여 센서 노드로부터 싱크 노드(Sink node)로 데이터를 전송한다. 이 방법에서 새로운 노드가 네트워크에 가입하기 위해 RSSI(Received signal strength indicator) 신호가 가장 강한 노드를 부모 노드로 선택한다. 그러므로 트래픽 분산이 이루어지지 않아 일부 노드는 많은 트래픽 양을 전달하게 되고 에너지는 빠르게 고갈된다. 본 논문에서는 트래픽 분산을 위해 링크 품질과 트래픽 양 정보를 이용하는 새로운 메트릭(Metric)을 제시한다. 제안되는 방법은 RSSI 신호 세기를 사용하는 대신에 새롭게 제안된 메트릭을 사용하여 부모 노드를 선택하여 네트워크에 가입한다. TinyOS TOSSIM(TinyOS mote SIMulator) 환경에서 시험을 통하여 제안한 방법이 기존 트리 라우팅 방법에 비해 우수한 성능을 가짐을 알 수 있다.

• 정보와 통신
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• 제24권6호
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• pp.41-49
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• 2007

UWB는 저속 UWB와 고속 UWB로 구분할 수 있다. 저속 UWB는 IEEE802.15.4a에서 Sensor Network 용도로 표준화 되고 있으며, 고속 UWB는 IEEE802.15.3a에서 중단된 표준화가 UWB Forum과 WiMedia Alliance에서 각각 진행되고 있다. 고속 UWB는 Certified Wireless USB를 시작으로 무선 1394, 고속 Bluetooth 및 IP 패킷을 전송하기 위한 프로토콜 등 다양한 응용에 적합한 표준이 진행되고 있다. UWB 규격 및 상용화에 있어서 2006년도에는 WiNet기술, PHY 및 Platform C/I 규격 및 시험이 규격의 흐름이었다면 2007년도에는 각 국의 주파수 규정을 반영하고 DAA 기능을 추가한 물리계층 및 MAC 계층 규격이 기술흐름의 중심에 있다. 본 고에서는 WiMedia Alliance의 고속 UWB를 중심으로 최근 표준 활동과 WiMedia 규격을 활용한 국내외 기술동향에 대하여 살펴보고자 한다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제44권5호
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• pp.38-48
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• 2007

유비쿼터스 환경에서는 사람이 개입하지 않은 상태에서 주위의 데이터를 센싱하고 전송해주는 센서 네트워크 시스템의 중요성이 날로 커지게 될 것이다. 유비쿼터스 환경에서 도로에 센서를 설치하고, 이를 통해 사전 차량 감지 및 속도를 측정하여 실시간 주행 상황 정보를 제공하면 도로에서의 안전성 개선과 교차로에서의 효율적인 트래픽 제어 효과를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 USN 기반의 실시간 주행 상황 정보 제공을 위해 센서 노드와 AP간의 신뢰성 있고 실 시간성을 보장하는 MAC을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 MAC은 IEEE 802.15.4를 기반으로 한 채널 구조에 TDMA 슬롯을 각 센서 별로 할당하고, AP와 센서의 거리가 먼 경우를 위해 Relay를 통한 통신 방법을 도입하였으며, 무선 채널 오류 발생 시 이를 재전송 할 수 있는 프레임 구조를 제안하였다. 또한, Beacon을 이용하여 AP와의 동기화를 수행하는데 있어서, 다양한 교통 트래픽에 따라 가장 효율적으로 전력을 소모할 수 있도록 센서의 Sleep mode를 제어하는 hybrid tracking mode를 제안하였다. 제안된 MAC 프로토콜을 sim++를 이용하여 시뮬레이터를 구현하였으며, 다양한 시스템 파라미터 하에서 성능 분석을 수행하였다. 이를 통해 제안된 방안이 전력소모를 줄이며, 신뢰성을 요구하는 실시간 응용 시스템에서 우수한 성능을 나타냄을 보였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권4호
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• pp.40-46
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• 2011

최근 저전력 경량 운영체계 및 다양한 기능을 수행하는 베터리 기반 소형 노드들의 발전 덕분에 센서네트워크(WSNs)는 많은 응용 가능성을 보고 주고 있다. 센서네트워크 환경에서는 종단 센서 노드에서 수집한 데이터를 싱크 노드까지 적절하게 전송하기위하여 계층 2 및 계층 3 사이 혼성 매체 제어 알고리즘을 개발하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 UC Berkely에서 제공한 TinyOS 환경에서 동작하는 MAC 계층과 NWK 계층을 혼합한 Cross-layer 기반의 우선 순위 기법을 제안하고자 한다. 제안한 비콘 구간 우선순위 경로 설정(BPR) 기법은 센싱 데이터 전송 시 비콘 구간을 이용한 Wibeem protocol을 이용하였고, 데이터 전송 시 제시한 평가 항목 범위에서 기존의 비컨 전송 방식과 비교하여 상대적으로 우수한 성능을 보여 주고 있다. 평가 항목은 패킷 처리량, 전송률, 지연시간 및 에너지 소비 값이다. TOSSIM 환경에서 모의실험 결과는 제안한 BPR을 이용할 경우 기존 AODV방식과 비교하여 개선된 성능을 보고 주고 있다.

• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제2권4호
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• pp.412-427
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• 2008

We propose ID-exchange protocol for Connectionless Location-Awareness Service (CLAS) to locate mobile nodes in indoor sensor network. When adapting location-awareness service to sensor network, the target system must be designed in accordance with various metrics which reflect the system requirement. We especially consider sustainability of the existing service which has been provided for its original purpose, such as environmental monitoring. The detailed meaning of sustainability here is that, even if location-awareness service is newly added to the existing service, the system must be assured to retain a stable network condition, and to deal with newly caused traffic properly. The CLAS ID-exchange protocol is especially designed for fixture and mobile nodes communication to achieve these properties. The protocol operates on 802.15.4 MAC layer to make mobile node work independently of the procedure to build routing table of fixture node, so a stable routing condition can be achieved even if there are many mobile nodes. Moreover, the dedicated frequency channel is assigned only for this protocol, so that traffic caused by location-awareness service can be distributed to another channel. A real system adapting the protocol was implemented to monitor fire and authorities' positions. We verified the overhead and elapsed time for location-awareness. The result shows the proposed protocol has a high performance in detecting speed, traffic distribution, and stability of overall network.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제2권4호
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• pp.260-273
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• 2007

The wireless sensor network (WSN) nodes are required to operate for several months with the limited system resource such as memory and power. The hardware platform of WSN has 128Kbyte program memory and 8Kbytes data memory. Also, WSN node is required to operate for several months with the two AA size batteries. The MAC, Network protocol, and small application must be operated in this WSN platform. We look around the problem of memory and power for WSN requirements. Then, we propose a new computing model of system software for WSN node. It is the Atomic Object Model (AOM) with Dual Priority Scheduling. For the verification of model, we design and implement IEEE 802.15.4 MAC protocol with the proposed model.

• 센서학회지
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• 제24권5호
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• pp.331-341
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• 2015

In this paper, real-time water quality monitoring system of small water supply facilities based on IEEE 802.15.4e-2012 DSME MAC and IEEE 802.15.4g-2012 PHY standard is presented, which is capable to acquire for highly reliable water quality information in the wide outdoor areas for effective water quality management of small water quality facilities is distributed in the long distance and remote areas. Previously, Long distance transmission is difficult in most water quality sensor module is using RS-485 protocol. But with this system, even in harsh outdoor environment, it is possible to establish a radio wave sensor in a wide area network, and not only water quality sensor shall be connected to the wireless system, but also wireless integrated management system shall provide more effective way of management of the numerous small water supply facilities spread throughout the community, so that the administrator can remotely monitor the data of water turbidity, pH, residual chlorine in the water-supply, water-level, and generate alarm to cope with risks. The management of small water facilities is done by residents will be very effective to notice water quality information of small water facilities to residents.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2005년도 춘계학술발표대회
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• pp.1279-1282
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• 2005

지금까지 무선 통신 기술은 높은 데이터 처리량을 가진 통신에 대하여 집중 개발되었으나, 낮은 처리량과 적은 비용, 낮은 전력소모의 요구사항을 가진 소형 경량의 무선 통신 분야의 기술개발은 활발하지 못했다. 현존하는 무선 통신 기술들을 낮은 처리율과 낮은 가격, 낮은 전력소모의 요구사항에 적용하기에는 필요이상의 성능과 비용이 들어가며, 특히 많은 전력을 소모하는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 소형 경량의 무선 통신 기술인 ZigBee가 생겨나게 되었다. 본 논문에서는 현존하는 무선 통신 기술과 ZigBee 기술을 비교분석하여 ZigBee 기술의 필요성과 장단점을 제시하고, ZigBee의 핵심 기술 중 하나인 IEEE 802.15.4 MAC(Medium Access Control) 프로토콜 개발결과를 기술한다.