• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.641-648
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• 2009

Currently several kinds of sensor localization methods have been developed for terrestrial wireless sensor networks. This study, in order to extend the field to underwater environments, a localization technique is studied for UWSNs (Underwater Wireless Sensor Networks). In underwater environments, RF (Radio Frequency) signal is not suitable for underwater usage because of extremely limited propagation. Because of that reason UWSNs should be constituted with acoustic modems. But, to realize underwater application, we can borrow many design principles from ongoing research for terrestrial environments. So, in this paper we introduce the modified localization algorithm using ToA method which is based on the terrestrial research. First of all, we study the localization techniques for terrestrial environments where we investigate possible methods to underwater environment. And then the appropriate algorithm is presented in the underwater usage. Finally the proposed underwater based localization algorithm is evaluated by using computer.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권12호
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• pp.2687-2696
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• 2011

해양 센서 네트워크에서 클러스터링 문제는 네트워크 수명 및 확장성을 향상시키기 위한 문제 중 하나이다. 본 논문은 모든 노드가 클러스터 헤더를 통하여 싱크 노드로 데이터를 전송하는데 사용되는 전송 에너지를 최소화할 수 있는 클러스터링 문제의 최적 결과를 찾는 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 네트워크에서 노드의 수가 증가하면 적절한 클러스터 구성을 위한 계산량은 급격히 늘어나게 된다. 본 논문에서는 적정한 시간 내에 최적의 클러스터 구성을 위한 유전 알고리즘을 제안하며, 효율적인 검색을 위해 유전 알고리즘의 효과적인 이웃해 생성 동작을 제안한다. 제안된 알고리즘은 전송 에너지와 실행시간 관점에서 성능을 평가하며, 평가 결과에서 제안된 알고리즘이 해양 센서 네트워크에서 클러스터를 효과적으로 구성함을 보인다.

• 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.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.418-422
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• 2013

본 논문은 비가우시안 노이즈가 존재하는 수중환경에서 비선형 필터 기법에 따른 2차원 위치 추정에 관한 연구 내용이다. 최근 위치 추정을 위한 필터로 확장형 칼만필터(EKF: Extended Kalman filter)가 많이 사용되고 있다. 하지만, 수중과 같은 비가우시안 노이즈가 존재하는 비선형 시스템에서는 많은 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 상태변이의 예측을 기반으로한 EKF를 대신하여 통계적 발생인자 에 기반을 둔 분포 재해석 기법을 이용한 2차원 파티클필터 (TDPF: Two-Dimension Particle Filter)를 제안한다. 모의 실험을 통하여 Non-Gaussian Noise 가 존재하는 수중환경에서 제안하는 TDPF의 성능을 EKF와 비교분석하였으며 TDPF가 EKF보다 정확한 위치 추정결과를 제공하는 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제32권1호
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• pp.86-94
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• 2013

본 논문에서는 높은 비트 오류율을 가지는 수중 환경에 적용 가능한 네트워크 코딩 기법을 제안한다. 제안하는 네트워크 코딩 기법의 매체 접속 방식으로 코드 분할 다중 접속 방식을 사용한다. 또한 제안하는 기법은 다수의 소스 노드와 중계 노드, 하나의 싱크 노드로 이루어진 구조에 적용된다. 성능 분석 파라미터로서 소스 노드가 전송한 전체 패킷의 수에 대한 싱크 노드에 성공적으로 도달한 패킷의 수의 비율인 패킷 전달률을 사용하였고 모의실험 결과 50%에 가까운 패킷 오류율 환경에서도 95% 이상의 패킷 전달률을 나타내었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권10B호
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• pp.955-963
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• 2009

본 논문에서는 해양센서네트워크에서 에너지 소비를 줄이고 전송효율을 높이기 위한 매체접근제어 프로토콜을 제안한다. 수중환경에서는 지상에 비해 전송지연이 길며 데이터 전송률이 낮은 점을 고려하여 효율적으로 에너지를 관리하며 처리율을 향상시킬 수 있는 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 데이터충돌을 줄이기 위해 채널예약방식을 사용하며, 애드혹 네트워크에서 발생할 수 있는 숨겨진 노드문제와 노출된 노드문제를 제어할 수 있는 매커니즘을 사용한다. 제안된 프로토콜은 슬롯기반의 전송프레임으로 구성되며, 전송프레임은 전송예약을 위한 예약구간을 별도로 두어 노드 간 충돌을 줄인다. 전송예약과정에서 송수신 노드 간에 예약정보를 이용하여 숨겨진 노드문제와 노출된 노드문제를 해결한다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 이용하여 평균에너지 소비량, 충돌횟수비율, 처리율, 평균지연시간 관점에서 제안된 프로토콜의 성능을 평가하였으며, 수중환경의 기존 MAC 프로토콜과 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과에서 제안된 방식이 기존의 방식에 비해 성능이 우수함을 볼 수 있었다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.694-701
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• 2013

This paper deals with the problem of accurately tracking a single target moving through UWSNs (Underwater Wireless Sensor Networks) by employing underwater acoustic sensors. This paper addresses the issues of estimating the states of the target, and improving energy efficiency by applying a Kalman filter in a distributed architecture. Each underwater wireless sensor nodes composing the UWSNs is battery-powered, so the energy conservation problem is a critical issue. This paper provides an algorithm which increases the energy efficiency of each sensor node through WuS (Waked-up/Sleeping) and VM (Valid Measurement) selecting schemes. Simulation results illustrate the performance of the distributed tracking filter.

• 전자공학회논문지
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• 제52권12호
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• pp.32-40
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• 2015

코드 분할 다중 접속 기법은 주파수 선택적 페이딩과 다중 경로 페이딩에 강인할 뿐만 아니라 주파수 재사용 효율이 좋으므로 수중 환경에서의 유망한 매체 접속 제어 기법으로 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 시변 수중 음향 채널에서 코드 분할 다중 접속 방식의 폐루프 전력 제어 기법을 설계한다. 본 기법에서는 싱크 노드가 센서 노드로부터 수신한 패킷의 수신 전력을 바탕으로 시변하는 상향 링크를 분석하고 각 센서 노드의 경로 손실의 크기를 포함한 제어 패킷을 센서 노드로 전송한다. 센서 노드는 이를 바탕으로 전력 제어를 수행함으로써 시변 수중 채널에서 효율적인 전력 제어가 가능하다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권10B호
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• pp.1200-1209
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• 2011

본 논문에서는 수중환경에서의 거리에 따른 전파 손실 특성을 이용한 직교 주파수 분할 다중 접속 방식(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 기반의 새로운 에너지 효율적인 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC) 프로토콜을 제안한다. 제안하는 방식은 센서 노드들을 싱크 노드를 중심으로 싱크 노드와의 거리에 따라 그룹을 나눈 후, 그룹에 서로 다른 주파수 대역을 각각 할당하여 사용하도록 한다. 이러한 방식으로 네트워크 전체의 전송 전력 소모를 줄이고 각 센서 노드에게 최소 허용 신호 대 잡음비 (Accepted Minimum SNR, AMS)를 보장한다. 추가적으로 싱크 노드는 동적 인 부채널 할당 (dynamic sub-channel allocation)으로 데이터 전송률을 향상한다. 모의실험을 통해 제안하는 매체 접속 제어 프로토콜의 수중 센서 네트워크에서의 성능을 확인할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권6A호
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• pp.437-444
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• 2009

최근 해양개발 및 재난 재해 방지 시스템에 대한 관심이 높아지면서 수중 센서네트워크 관련 연구가 시작되고 있으며, 다수의 노드 간 효율적인 통신을 위해 고속, 저가의 수중 통신 모뎀의 필요성이 증대되고 있다. 본 논문에서는 저가의 초음파 센서를 이용하여 수중 통신 모뎀을 설계 및 구현하였고 실내와 실외 환경에서 구현한 모뎀의 성능을 검증하였다. 실험 결과에 의하면, 개발한 모뎀은 실내의 수조에서 1.5kbps, 연못에서 2kbps로 통신이 가능하였으며 모뎀 간의 최대 통신 거리는 30m이었다. 또한, 수중 센서네트워크의 기능 구현을 고려하여 싱크노드용 모뎀과 센서노드용 모뎀들 간의 일대다 통신 실험을 수행하였다.