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해양 센서네트워크에서 Scheduled Interest Table(SIT) 기반 다중경로 설정 기법
윤남열,남궁정일,박수현,Yun, Nam-Yeol,NamGung, Jung-Il,Park, Soo-Hyun 한국시뮬레이션학회 2009 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.18 No.4
The distance of sensor nodes is an important factor in having influence on capability of networks in underwater acoustic sensor networks. Our proposed scheme is to establish an efficient distance to design a route of communication in underwater environment and it proposes a Level scheme that the areas divided by transmit/receive distance in network are given different levels. Our proposed scheme is pursued research to maintain a established route and maximize an energy efficiency. The established route will have fluid modification by an internal and external factors and it will construct more robust underwater sensor networks over our proposed multiple path configuration scheme.
수중 환경의 MANET을 고려한 매체 접근 제어 프로토콜
신승원,윤남열,이진영,이승주,박수현,Shin, Seung-Won,Yun, Nam-Yeol,Lee, Jin-Young,Lee, Seung-Joo,Park, Soo-Hyun 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.6
Underwater wireless communication systems can be useful for underwater environment observation, catastrophe prevention, ocean resources exploration, ocean organism research, vessel sinking exploration, and so on. However, unlike terrestrial wireless communication, underwater wireless communication should consider factors such as long propagation delay, limited transmission capacity, high bit-error rate due to potential loss in power, ambient noise, man-made noise, multi-path, etc., because of the inherent characteristics of water. Thus, in this paper, we propose a suitable media access control(MAC) protocol that applies a combination of the ALOHA MAC protocol and the CSMA/CA MAC protocol to underwater environment. We further propose a mathematical analysis model to evaluate performance. We also verify performance improvement in the proposed scheme in comparison with existing MAC protocols. 수중무선통신시스템은 AUV간 수중 무선통신, 해양환경 모니터링, 양식장 관리, 항만 감시, 자원 탐사 및 개발, 지형 및 지질 조사 등 다양한 산업에 활용 가능하다. 하지만 수중 무선 통신은 지상 무선 통신과는 달리 물이 가지고 있는 매질의 특성때문에 전력손실, 주위 잡음 및 인위 잡음, 멀티패스 등으로 인한 높은 에러율 그리고 긴 전송지연 등과 같은 요소들을 고려하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 ALOHA 기반의 Media Access Control(MAC) 프로토콜과 CSMA/CA 기반의 MAC 프로토콜을 혼합하여 수중 환경에 적합한 MAC 프로토콜을 제안한다. 성능을 평가하기 위해 수학적 분석 모델을 제시하고, 구현을 통해 기존 MAC 프로토콜과 비교함으로써 성능의 개선점을 검증한다.
수중음파 센서네트워크를 위한 계층별 프로토콜의 설계 및 성능 평가
김지언,윤남열,김영표,신수영,박수현,전준호,박성준,김상경,김창화,Kim, Ji-Eon,Yun, Nam-Yeol,Kim, Yung-Pyo,Shin, Soo-Young,Park, Soo-Hyun,Jeon, Jun-Ho,Park, Sung-Joon,Kim, Sang-Kyung,Kim, Chang-Hwa 한국시뮬레이션학회 2011 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.20 No.4
최근 수중 환경 모니터링 시스템에 대한 관심이 높아지면서 수중음파센서네트워크에 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 수중음파센서네트워크는 수중환경 모니터링, 수중자원탐사, 해양 데이터 수집, 군사 목적 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 이러한 다양한 분야에서 활용 가능한 수중음파센서네트워크의 활성화를 위해서는 PHY-MAC 프로토콜의 정의가 필수적이다. 하지만, 수중음파센서네트워크는 제한된 대역폭, 다중경로 및 페이딩현상, 지상 무선통신에 비해서 낮은 음파 속도로 인한 전송 지연시간 등 수중환경의 특수성에 고려해서 구현을 해야 한다. 본 논문에서는 수중환경과 관련된 제약사항을 고려하여 적응적인 PHY 프로토콜의 주파수, 네트워크 토폴로지, MAC 프로토콜, PHY-MAC 인터페이스, 데이터 프레임 포맷을 정의하고, 구현한 시스템의 구성에 대해서 설명하며, 수중환경에서의 실제 실험을 통한 데이터를 기반으로 성능 평가를 하였다. As underwater environment monitoring system's interest has increased, the research is proceeding about underwater acoustic sensor network. Underwater sensor network can be applicable to many fields, such as underwater environment monitoring, underwater resource exploration, oceanic data collection, military purposes, etc. It is essential to define the PHY-MAC protocol for revitalization of the underwater acoustic sensor network which is available utilization in a variety of fields. However, underwater acoustic sensor network has to implement by consideration of underwater environmental characteristics, such as limited bandwidth, multi-path, fading, long propagation delay caused by low acoustic speed. In this paper, we define frequency of adjusted PHY protocol, network topology, MAC protocol, PHY-MAC interface, data frame format by consideration of underwater environmental characteristics. We also present system configuration of our implementation and evaluate performance based on our implementation with test in real underwater field.
동적 타임 슬롯 할당에 기반한 수중 모바일 Ad-hoc 네트워크에서의 매체접근제어 프로토콜
신승원,김영표,윤남열,박수현,Shin, Seung-Won,Kim, Yung-Pyo,Yun, Nam-Yeol,Park, Soo-Hyun 한국시뮬레이션학회 2011 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.20 No.4
수중 모바일 ad-hoc 네트워크는 수중환경 감시, 재난방지, 해양자원 탐사, 해양생명체 탐구, 그리고 침몰선박 탐색과 같은 수중환경의 다양한 분야에서 유용하다. 수중 환경에서 다중 데이터 통신을 하기 위해서는 효율적인 Medium Access Control (MAC) 프로토콜의 설계가 필요하다. Aloha 프로토콜은 기본적이고 간단한 프로토콜의 하나지만, 충돌이 자주 발생하는 단점이 있다. 만약 RF 통신에서 충돌이 발생한다면, 재전송을 하여 이 문제를 해결할 수 있지만, 저주파를 사용하는 수중에서는 전송 속도가 느리기 때문에 재전송에 많은 어려움이 따른다. 따라서 충돌을 피하기 위해 MAC 프로토콜 기반의 Time Division Multiple Access(TDMA)가 사용되고 있지만, 기존 TDMA는 보낼 데이터가 없을 경우, 타임 슬롯을 쓰지 않는 문제점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 보낼 데이터가 없을 경우, 짧은 "I Have No Data"(IHND)를 보냄으로써 타임 슬롯을 단축시키는 동적 TDMA 프로토콜 방식을 제안한다. 또한, 본 논문에서는 데이터 처리량과 채널 효율에 관련된 수학적 분석 모델을 제시하고 기존 TDMA 프로토콜과 비교함으로써 성능의 우수성을 검증한다. Underwater wireless network can be useful in various fields such as underwater environment observation, catastrophe prevention, ocean resources exploration, ocean organism research, and vessel sinking exploration. We need to develop an efficient design for Medium Access Control (MAC) protocol to improve multiple data communication in underwater environment. Aloha protocol is one of the basic and simple protocols, but it has disadvantage such as collision occurs oftenly in communication. If there is collision occured in RF communication, problem can be solved by re-sending the data, but using low frequency in underwater, the re-transmission has difficulties due to slow bit-rate. So, Time Division Multiple Access (TDMA) based MAC protocol is going to be used to avoid collisions, but if there is no data to send in existing TDMA, time slot should not be used. Therefore, this paper proposes dynamic TDMA protocol mechanism with reducing the time slots by sending short "I Have No Data" (IHND) message, if there is no data to transmit. Also, this paper presents mathematic analysis model in relation to data throughput, channel efficiency and verifies performance superiority by comparing the existing TDMA protocols.