본 논문에서는 이원화된 필드버스 기반의 선박 엔진용 분산 제어시스템을 설계 및 구현한다. 구현된 시스템은 엔진의 상태 값을 감시하기 위해서 CAN과 MODBUS 프로토콜을 혼합 형태로 이용하여 서로 다른 영역의 통신 구조로 구성한다. 첫 번째 층은 CAN프로토콜을 이용하여 엔진의 상태 값을 공유하게 된다. 두 번째 층은 MODBUS를 이용하여 엔진룸에서 기관실의 AMS로 모니터링 데이터 전송을 위한 통신을 지원한다. 테스트 베드 환경을 구축하여 구현된 시스템을 선급기술규칙의 요구사항에 의거하여 테스트 및 성능 검증하였다.
요즘 모든 분야에서 실세계의 상황정보 인지를 통해 전자공간과 물리공간을 결합할 수 있는 유비쿼터스 컴퓨팅의 기반 기술을 사용하여 센서와 무선 통신 기술을 결합한 무선 센서 네트워크에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 또한 선박에서도 유무선 기술을 융합하여 지능형 선박에 적합한 Ship Area Network(SAN) 연구가 진행되고 있으나, 다양한 유무선 네트워크 연동 SAN-브릿지 기술, 이종 센서, 제어기기를 자율적으로 구성관리하거나 상호연동, 원격제어 하는 자율 SAN 구성관리 기술 등의 필요성이 제기되고 있는 실정이다. 선박에서의 모니터링 분야인 구조적 안전과 화물 관리를 위한 모니터링 외에도 선원을 포함한 모든 주변 환경을 안전하게 유지하는 것이다. 이에 본 논문에서는 기후 변화에 대한 감지나 여러 구조물에 대한 온도, 압력 등의 모니터링 시스템을 효율적으로 설계하기 위해 무선 센서 네트워크에서의 에너지 효율을 이용한 라우팅 및 데이터 병합을 위한 기술 동향을 파악하고 자기 구성 클러스터링 방법을 분석하여 선내의 무선 센서 네트워크 구성에 대해 연구하였다.
센서장비에 장착되는 무선통신 모듈은 선내 통합유무선 네트워크와의 원활한 연결을 위하여 무선 게이트웨이 기능을 수행하는 브릿지(bridge)를 통한 데이터 전송방식이 필요하다. 본 논문에서는 선박 및 실내 Seamless N-스크린 서비스를 위한 무선 통신 MAC 구조로서, WPAN 프로토콜을 적용하고, P2P 스트리밍이 가능한 OSMU(One Source Multi Use) N-스크린 서비스를 제공하기 위해, 그리드 기반 WPAN 네트워킹 기술을 제안하고 성능을 분석하였다. 제안한 그리드 기반 WPAN 네트워킹 기술은 다중 경로 및 신속한 경로 설정이 가능한 N-스크린 통신을 지원한다. 제안한 방식을 시뮬레이션한 결과, 그리드 기반 WPAN 네트워킹 기술은 IEEE 802.15.4 기반망 보다 전송지연시간 측면에서 우수한 성능을 나타내었다.
무인선박 제어 시스템은 원격지에서 무인선박을 제어, 통제하기 위한 시스템이다. 특히, 무인선박을 제어하기 위해서는 환경에 적합한 무선 통신망이 필요한데 본 논문은 IEEE 802.11 기반 무선랜을 이용한다. IEEE 802.11기반 무선랜 기술은 광대역을 지원하는 무선 접속기술로 비디오, 오디오와 같은 멀티미디어 및 데이터를 전송해야하는 무인선박 제어시스템에 적합하다. 본 논문에서는 무인선박을 제어하기 위한 전체적인 시스템 구조를 설계한다. 그리고 무선랜의 제한적 통신반경을 극복하기 위해 여러 가지 통신망을 사용할 수 있는 통신망 구조를 설계하였다. 설계된 무선랜기반 무인선박 제어시스템을 구현하고 테스트하였다. 테스트 결과 무선랜을 이용하여 무인선박을 제어 통제했으며, 더불어 해양 지역에서의 무선랜 전파 특성을 분석하였다.
본 논문에서는 WiMedia 프로토콜에서, 전송 효율을 높이기 위한 연쇄된 프레임 기법을 분석한다. 그리고 연쇄된 프레임에 포함되는 미니-프레임들중 일부 미니-프레임의 손실로 인해 발생하는 성능 저하를 감소시키기 위한 효율적인 전송기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 전송 기법은 연쇄된 프레임에 포함되는 미니-프레임의 손실이 발생할 경우, 에러가 발생한 미니-프레임만을 재전송하여 전체적인 에너지 소모를 줄이고, 전송효율을 높일 수 있다. 이를 증명하기 위해, 본 논문에서는 제안된 기법을 시뮬레이터에 적용시켜서 성능 분석을 수행하였다.
선박의 상태를 공간 제약 없이 광범위하게 측정하고 이를 정밀히 분석하기 위한 수단들 중 하나로 무선 네트워크의 활용이 하나의 방법이 될 수 있다. 여러 개의 센서들을 적절한 곳에 배치하고 이들 간 네트워크가 자동으로 구성이 되고나면 선박의 상태를 한 장소에서 모니터링 할 수 있다. 아울러 배치된 모든 센서들이 동일한 시각정보를 갖는다면, 이들로부터 감지된 동일한 이벤트에 대하여 위치 또는 이동방향 등도 알아낼 수 있다. 따라서 동기화된 센서들의 활용은 메타정보의 생산을 위한 중요한 요소가 될 수 있다. 이 논문은 선박에서의 효율적 활용을 위한 센서 간 시각동기 알고리즘을 제안한다.
선박에서 사용되는 네트워크 장치를 통합하여 통신 인프라를 구축하고 이를 운용 및 제어 하는 기술 SAN(SAN : Ship Area Network ) 은 국내외 조선 산업계 동향에 따라 그 필요성이 점차 높아지고 있다. 이에 본 논문 에서는 선박 통신 인프라를 운용 및 제어하는 데이터 통신 프로토콜 체계를 정의한 표준 IEC-61162-410 을 분석 하고 표준 관련 사항들을 기반으로 선박 네트워크 장치를 실시간 관리 하고 선박 네트워크 시스템간의 통신을 제어 및 관리 하여 안전하고 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공 하는 프로토콜 기법을 제안 하였다.
본 논문에서는 무선 USB 시스템에서 신뢰성과 연결성을 향상하기 위한 기법을 제안하였다. 무선USB 프로토콜은 고속의 전송속도를 지원하기 때문에, 실시간 멀티미디어 서비스 제공과 같은 응용분야에 적합하다. 하지만, 디바이스의 이동은 네트워크 토폴로지와 디바이스간 링크 상태의 급격한 변화를 야기하며, 네트워크의 성능 저하의 원인이 되기도 한다. 특히 사람의 이동이 빈번한 선박 네트워크 환경에서는 디바이스의 이동성이 더 심해진다. 본 논문에서는 기존의 무선 USB 표준에서 무선 채널의 상태 변화를 적절하게 대처하지 못하여 발생하는 네트워크 성능 저하 문제를 해결하는 릴레이 통신을 위한 자원 관리 기법을 제안하여 성능을 분석하였다.
선내 통합유무선 네트워크에서는 선내의 각종 센서와 제어기를 자율적으로 구성관리하고 원격제어를 제공하는 기능을 수행한다. 특히 센서장비에 장착되는 무선통신 모듈은 선내 통합유무선 네트워크와의 원활한 연결을 위하여 무선 게이트웨이 기능을 수행하는 브릿지(bridge)를 통한 데이터 전송방식이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 선내 통합유무선 네트워크를 위한 무선 브릿지로 와이미디어기반 통신방식구조를 제안한다. 제안한 무선 브릿지구조에서 선내 제어 유선네트워크의 정보를 효과적으로 전송할 수 있는 방안으로 분산적인 MAC 기반의 와이미디어 통신 방안을 적용하여 성능을 분석한다. 제안한 방식을 시뮬레이션한 결과, 선내 디바이스의 2홉 이동성에서는 신뢰성 있는 통신 성능이 보장됨을 나타내었다.
센서장비에 장착되는 무선통신 모듈은 선내 통합유무선 네트워크와의 원활한 연결을 위하여 무선 게이트웨이 기능을 수행하는 Bridge(브릿지)를 통한 데이터 전송방식이 필요하다. 본 논문에서는 선박 및 실내 끊김없는 N-스크린 서비스를 위한 무선 통신 MAC 구조로서, WiMedia Distributed-MAC(D-MAC) 프로토콜을 적용하고, 끊김없는 D-MAC 프로토콜에서 P2P(Point to point) 스트리밍이 가능한 OSMU(One Source Multi Use) N-스크린 서비스를 제공하기 위해, 동적 Threshold 기반 멀티캐스트 기술을 제안하고 성능을 분석하였다. 이를 위해 새로운 Hard/Soft Vertical Region(HVR-SVR) 기반 타임 슬롯 할당 기술과 Multicast 자원 예약기술을 결합하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 동적 Threshold 기반 멀티캐스트 기술은 다양한 서비스 시간 간격 요구를 갖는 실시간 N-스크린 데이터 전송에 있어, 멀티캐스트 및 유니캐스트 전송 DRP 예약 구간을 확장하고 수율을 향상시키는 효과를 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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