수중음향 네트워크를 위한 효율적인 매체접속제어 프로토콜

Title
수중음향 네트워크를 위한 효율적인 매체접속제어 프로토콜
Authors
김남리
Keywords
수중음향네트워크를위한효율적인매체접속제어프로토콜
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
수중 통신은 해양 개발을 위한 중요한 기초 인프라 기술이다. 하지만, 지상과는 다른 환경적 문제에 의해 고속 데이터 전송률을 얻기 위해서는 여러 가지 어려움이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 끊임없는 연구가 계속되어 왔다. 본 논문에서는 수중 채널의 특성을 살펴보고 현재 수중 통신을 위한 다양한 송, 수신 기법에 대한 설명하고, FSK신호의 coherent와 non-coherent검파 방법을 설명한다. 또한, 동해항 인근 해역에서의 실측을 통하여 얻은 데이터를 이용해 수중에서의 coherent FSK와 non-coherent FSK의 값을 측정하여 그 둘의 성능을 비교하였다. 네트워크의 한정적인 자원을 잘 활용하기 위해서 매체접속제어(MAC: medium access control) 프로토콜의 효율적인 설계가 필요하다. 스케줄 기반 프로토콜은 기지국의 스케줄링을 통해 사용자 간의 경쟁을 피하는 방법으로 패킷 붕괴를 막을 수 있다. 특히 시분할 다중접속(TDMA: time division multiple access)은 구현이 간단하고 추가적인 제어신호를 필요로 하지 않기 때문에 수중 통신 네트워크에 적용하는 것이 연구되었고, 근래에는 이동 노드 기반의 수중음향통신 네트워크에서 효율적인 시분할 다중접속을 위한 매체접속제어 프로토콜을 방식(MA-TDMA)이 제안 되었다. 이러한 MA-TDMA방식은 기존의 TDMA MAC 프로토콜 방식에 비하여 전체적인 시간 지연을 줄일 수 있을 뿐 아니라 채널 효율성을 증가시키는 장점이 있다. 하지만, 셀 내에 이동노드의 수가 증가할수록 할당해야 하는 시간슬롯 또한 증가하므로 상향링크 프레임의 길이가 길어지게 되는 단점이 있다. 본 논문은 이동 노드 기반의 수중음향통신 네트워크에서 효율적인 시분할 다중접속을 위한 매체접속제어 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 음파의 지연시간에 의한 시간 소모를 최소화 하여 상향 링크 프레임 길이를 줄이며, 지연 시간에 근거하여 구역별로 이동노드를 스케줄링하고, 중첩된 이동 노드의 패킷은 시역전 처리를 통해 분리함으로써 셀 내의 이동노드의 수가 증가하더라도 일정 길이 이상 프레임의 길이가 증가하지 않게 한다.
Description
제 1 장 서 론 1 1.1. 수중통신의 필요성과 국내 외 동향 1 1.2. 동기식(Coherent)과 비동기식(Non-coherent) FSK 주파수 검파 방식 3 1.3. 이동노드 기반의 TDMA 방식 3 제 2 장 수중 채널 환경과 수중 통신 5 2.1. 수중 채널 환경 5 2.2. 수중 통신 7 2.2.1. 기존의 전송 방식 7 2.2.2. 시역전(TRM: Time Reversal Mirror) 기술 8 2.2.3. 기술다중 캐리어(Multi-carrier) 변조 기술 10 2.2.4. 공간(Spatial)적 변조 기술 11 2.2.4. 채널 등화(Equalization) 11 제 3 장 수중에서의 동기식과 비동기식 FSK 검파 13 3.1. FSK변조 방식 13 3.1.1. 비동기식 FSK 검파방법 14 3.1.2. 동기식 FSK 검파방법 16 3.2. 수중에서 동기식과 비동기식 FSK 실험 환경과 실측 결과 19 3.2.1. 동해 실험 환경과 실험 조건 19 3.2.2. 수중에서 동기식과 비동기식 FSK 실측 결과 24 제 4 장 이동 노드 기반 적응적 TDMA (MA-TDMA) 26 4.1. TDMA 전송방식 26 4.2. 이동 노드 기반 적응적 TDMA(MA-TDMA) 전송방식 27 4.3. 이동 노드 기반 적응적 TDMA 전송 방식의 결과 29 제 5 장 시역전 기법을 이용한 TDMA 30 5.1. 매체접속제어(MAC) 프로토콜의 TDMA 30 5.2. 시역전 기법을 이용한 TDMA 전송방식 31 5.3. 시역전 기법을 이용한 TDMA 전송 방식의 결과 36 제 5 장 결 론 38 참 고 문 헌 40
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22653
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College of Engineering(공과대학) > Electronic Engineering (전자공학) > Theses(전자공학 석박사 학위논문)
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