Earticle

다양한 유형의 사용자 패킷들이 다중화 되어 사용자 단말(RCST, Return Channel via Satellite Terminal)들에게 전달되는 위성 포 워드링크에서 패킷들 간의 중요도에 따른 QoS 보장은 매우 중요하다. 특히 강우와 같은 기상상태에 따라 무선 채널 상태가 변화하 는 위성망의 경우에는 가용 대역폭을 고려하면서 QoS가 보장 되도록 패킷을 처리해야 한다. DVB-S2에서는 강우감쇠에 대한 대책 으로서 적응형 부호 및 변조(Adaptive Coding and Modulation, ACM) 기법을 사용하여 전송효율을 증가시킨다. 하지만 위성링크의 전송 지연시간이 크기 때문에, RCST들이 피드백 하는 리턴채널 데이터를 기반으로 전송모드를 결정하는 ACM 기법을 효율적으로 적용하기 위해서는 채널 예측 알고리즘이 필요하다. 이에 본 논문에서는 RCST가 피드백 하는 강우감쇠 값 데이터와 미리 저장된 참조데이터를 이용하여 위성 링크의 채널을 예측하는 알고리즘 및 QoS와 공평성을 동시에 보장하는 스케줄링 기법을 제안한다. 성능평가 결과 제안하는 알고리즘이 채널을 정확히 예측함은 물론 QoS를 보장하면서 동시에 각 RCST들 간의 사용 대역폭의 공평 성을 지원함을 보였다.

The QoS guarantee for the forward link in satellite communication networks is very important because there are a variety of packets with multiplexing. Especially, the packets are processed depending on the available bandwidth in satellite network changing the wireless channel state in accordance with weather condition. The DVB-S2 increases the transmission efficiency by applying the adaptive coding and modulation (ACM) techniques as a countermeasure of rain attenuations. However, the channel estimation algorithm is required to support the ACM techniques that select the MODCOD values depending on the feedback data transmitted by RCSTs(Return Channel via Satellite Terminal) because satellite communication networks have a long propagation delay. In this paper, we proposed the channel estimation algorithm using rain attenuation values and reference data and the packet scheduling scheme to support the QoS and fairness. As a result of performance evaluation, we showed that proposed algorithm exactly predicts the channel conditions and supports bandwidth fairness to the individual RCST and guarantees QoS for user traffics.

최근 위성 통신 시스템은 링크 가용도와 대역폭 효율을 증대시키기 위해 ACM(Adaptive Coding and Modulation) 기술을 사용하고 있지만, PEP(Performance Enhancing Proxy)에서 동작하는 TCP는 ACM 동작에 따라 변경된 물리계층 전송능력을 감지하지 못하고 작아진 BDP (Bandwidth Delay Product) 네트워크에 혼잡을 발생 시킨다. 본 논문에서는 ACM과 PEP를 사용할 때 발생되는 문제점 을 극복하여 PEP의 성능을 향상시키는 기법을 제안한다. 이를 위해 ACM기능을 지원하는 물리/MAC(링크)계층 모듈과 전송계층 모듈인 TCP 간에 정보 전달 메시지를 적용하여 물리/MAC(링크)계층의 정보가 TCP에 전달되도록 하여 MODCOD (Modulation and Coding)에 따라 변경되는 물리계층 대역폭을 고려한 적응적인 TCP 혼잡제어를 수행하도록 하였다. 제안한 기법에 대해서 ns-2 를 이용한 모의시험 결과 물리계층과 전송계층간의 전송 속도를 적응적으로 정합시킴으로써 네트워크의 혼잡을 미리 방지하고 최적 화된 혼잡제어를 수행함으로써 PEP 성능을 향상 시킬 수 있음을 보였다.

Currently satellite communication systems usually use the ACM(Adaptive Coding and Modulation) to extend the link availability and to increase the bandwidth efficiency. However, when ACM system is used for satellite communications, we should carefully consider TCP congestion control to avoid network congestions. Because MODCODs in ACM are changed to make a packet more robust according to satellite wireless link conditions, bandwidth of satellite forward link is also changed. Whereas TCP has a severe problem to control the congestion window for the changed bandwidth, then packet overflow can be experienced at MAC or PHY interface buffers. This is a reason that TCP in transport layer does not recognize a change of bandwidth capability form MAC or PHY layer. To overcome this problem, we propose the adaptive congestion control scheme of TCP for supporting ACM in Satellite PEP (Performance Enhancing Proxy) systems. Simulation results by using ns-2 show that our proposed scheme can be efficiently adapted to the changed bandwidth and TCP congestion window size, and can be useful to improve TCP performance.

본 논문은 천리안 위성을 이용하여 운용중인 공공 테스트베드의 가용율 및 시스템 throughput 향상을 위해 포워드 링크 ACM(Adaptive Coding & Modulation) 방안에 대해 소개하고, 포워드링크에 ACM 기능을 구현하기 위한 채널 상태를 예측하기위한 알고리즘으로 기울기를 이용한 예측 기법과 LMS(Least Mean Square)를 이용한 예측 기법의 성능을 비교하였다. 시뮬레이션 결과 LMS 기법을 이용한 예측기법은 99%가 3dB 이내의 예측 오차를 보였고, 기울기를 이용한 예측 기법은 99%가 4.5dB 이내의 예측 오차를 갖음을 알 수 있다.

In this paper, we present the forward link ACM method to improve the link availability and system throughput. Also, we compare the prediction algorithm between slope based prediction and LMS algorithm. The simulation results show that the 99% of predicted values in LMS algorithm is within 3dB and that of predicted values in the slope based prediction method is within 4.5dB.

위성통신서비스의 가용율 및 시스템 throughput 향상을 위해 사용하는 리턴링크 ACM(Adaptive Coding & Modulation)의 원리를 기술하였고, LMS(Least Mean Square) 기반 적응형 필터를 이용한 채널 예측 및 단말의 전송 MODCOD(Modulation & Code rate) 결정 알고리즘의 최적화 과정을 서술하였다. 시뮬레이션 결과 LMS 알고리즘은 필터 계수가 2차이고, μ(step size) 값이 0.00026인 경우 MMSE(Minimum Mean Square Error)가 최소임을 알 수 있다. 이때 MODCOD 결정 알고리즘을 위한 SNR 마진이 0.3dB일 경우 MODCOD 결정 오차를 최소화 할 수 있음을 확인하였다.

In this paper, we present the return link ACM method to improve the link availability and system throughput for satellite communication service. Also, we describe the optimization of an algorithm for channel prediction using the LMS (Least Mean Square) adaptive filter and the MODCOD (Modulation & Code rate) decision. The simulation results show that the optimized filter taps and step-size of adaptive filter are 2 and 0.00026, respectively. And also confirms the required SNR margin for minimization of MODCOD decision error is 0.3dB.

본 논문은 수중 IoT 네트워크에서 센서의 전력 소비를 줄이고 네트워크의 처리량을 향상하는 수중 링크 적응 방법을 제안한다. 링크 적응 방법의 하나인 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 기술은 SNR(Signal Noise Rate)과 BER(Bit Error Rate)의 강한 상관관계를 이용하지만, 수중에 바로 적용하는 것은 어렵다. 따라서 수중 환경에 적합한 머신러닝 기반의 AMC 기술을 제안한다. 제안하는 MCS(Modulation Coding and Scheme) 예측 모델은 수중 채널 환경에서 목표 BER 값을 달성하기 위한 통신 방법을 예측한다. 예측된 통신 방법을 실제 수중 무선 통신에서 적용하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 본 논문에서는 높은 정확도의 BER 예측 모델을 사용 해 MCS 예측 모델의 성능을 확인한다. 결과적으로 제안하는 AMC 기술은 통신 성공 확률을 올림으로써 머신러닝 의 적용 가능성을 확인시켰다.

This paper proposes a link adaptation method for Underwater Internet of Things (IoT), which reduces power consumption of sensor nodes and improves the throughput of network in underwater IoT network. Adaptive Modulation and Coding (AMC) technique is one of link adaptation methods. AMC uses the strong correlation between Signal Noise Rate (SNR) and Bit Error Rate (BER), but it is difficult to apply in underwater IoT as it is. Therefore, we propose the machine learning based AMC technique for underwater environments. The proposed Modulation Coding and Scheme (MCS) prediction model predicts transmission method to achieve target BER value in underwater channel environment. It is realistically difficult to apply the predicted transmission method in real underwater communication in reality. Thus, this paper uses the high accuracy BER prediction model to measure the performance of MCS prediction model. Consequently, the proposed AMC technique confirmed the applicability of machine learning by increase the probability of communication success.

저궤도 인공위성에 사용되는 태양전력 조절기는 태양전지의 영향으로 일반적인 DC-DC 컨버터와는 다른 소신호 특성을 갖는다. 이로 인하여 벅-부스트 형 태양전력 조절기는 태양전지의 전류원 영역에서 평균전류모드제어가 불가능하다. 이 논문에서는 벅-부스 트 형 태양전력 조절기를 의사-연속전류모드로 동작시켜 태양전지의 전 영역에서 태양전력조절기를 평균전류모드 단일 제어한다. 우선 의사-연속전류모드 벅-부스트 형 태양전력 조절기의 회로 동작을 설명하고, 소신호 전달함수를 구하고 이를 바탕으로 평균전 류모드제어기를 구성한다. 최종적으로 모의실험을 통하여 의사-연속전류모드 벅-부스트 형 태양전력 조절기의 평균모드제어를 검증한다.

A solar array makes a Solar Array Regulator (SAR) for Low-Earth-Orbit satellite have different small signal characteristic. Therefore, an Average-Current-Mode (ACM) controller cannot control the BUCK-BOOST type SAR which operates in a current region of the solar array. In this paper, we present the Pseudo-Continuous Current Mode (PCCM) BUCK-BOOST Type SAR which can be controller by the ACM Controller. We explain the circuit operation of the PCCM BUCK-BOOST Type SAR, derive its small signal transfer function and design ACM Controller. Finally, we verify the ACM control of the PCCM BUCK-BOOST Type SAR by using a simulation.

Asbestos hazards have been studied by many people. Approximately 10% of slate contain asbestos, and asbestos which was imported in the 1970s was used to construct as building materials. The slate company, Asano which is located in the Youngsan in 1930's becomes the beginning and the slate is coming to be used until recently. Since 1960 in the aftermath of the New Village Movement it was greatly expanded slate industry. Slate contain Asbestos and the surface is likely to drift over time, the government managed the comprehensive plan of 2010 Asbestos slate farmhouse in the National Survey on the usage of the progress and improve farmers slate roof construction. Non-conventional evaluation of the slate there is no index, especially in the concentration of urban population exposure to asbestos is a wide but a range of survey data on an unprecedented situation is urgent so long-term management measures are urgently needed. In this study, the target of asbestos slate structure which is located in Daegu is conducted to suggest the basic data for policy and research for environmental improvement in Daegu.

Ku 대역 이상의 고주파수 대역을 사용하는 위성통신 시스템의 링크 성능 저하의 가장 큰 요인인 강우 감쇠를 효과적으로 보상할 수 있는 방법으로 적응형 전송 방식을 들 수 있다. 본 논문에서는 국내 Ka 대역 강우 환경에 적합하도록 개발된 동적 강우 감쇠 모델을 탑재하여 구현된 적응형 강우감쇠 보상 시뮬레이터을 제시한다. 본 논문에서 소개된 시뮬레이터에는 초 단위 강우 감쇠 실측 데이터에 대한 통계치를 바탕으로 추출된 강우 파라미터가 적용된 동적 강우 감쇠 Markov chain 모델이 탑재되어 있다. 또한, 여러 가지 전송 기법들을 구비하여 사용자의 요구 사항에 따른 다양한 시뮬레이션이 가능하도록 하였다. 본 논문에서 는 또한 적응형 전송기법을 이용하여 시뮬레이션한 결과를 고정형 전송기법의 결과와 비교함으로써, 적응형 전송 기법의 활용이 효과적으로 강우 감쇠를 보상할 수 있음을 보였다.

Adaptive transmission technique is an effective means to counter-measure rain attenation that is one of the most significant factors degrading link quality in satellite communication systems. This paper introduces a simulator for adaptive transmission technique to compensate rain attenuation. In the simulator, a dynamic rain attenuation model is loaded, which was developed to synthesize Korean rain attenuation dynamics at a frequency band of Ka. It is a Markov chain model with rain attenuation parameters extracted from the rain attenuation data measured per second. In addition, various transmission schemes are embedded so that a user defined simulations can be performed. This paper demonstrates simulation results of adaptive schemes in comprison with fixed schemes, and show the efficiency of the adaptive schemes to compensate the rain attenuation.

일반적으로 TDMA(Time Division Multiple Access)를 기반으로 하는 양방향 위성 통신 시스템에서는 중심국과 멀리 떨어진 단말국 간의 네트워크 동기를 필요로 한다. 본 논문은 양방향 위성시스템을 위한 국제규격인 DVB-S2/RCS2에서 제시한 NCR(Network Clock Reference) 복원 구조를 기반으로 네트워크 클럭 동기에 대한 개념을 설명한다. 또한 DVB-S2에서 CCM(Constant Coding & Modulation) 운용 모드와 부호율, 변조방식을 바꿔 throughput을 최적화 하는 ACM(Adaptive Coding & Modulation) 운용 모드를 지원하는 새로운 NCR 삽입 구조를 제안하였으며 이에 대한 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증하였다.

In general, two way satellite communication systems based on TDMA(Time Division Multiple Access) require network clock synchronization between hub station and remote terminals. This paper describes basic concepts for network clock synchronization based on NCR(Network Clock Reference) clock recovery scheme as suggested in DVB-S2/ RCS2 international standards. in addition, a new NCR insertion method has been proposed and evaluated in terms of supporting CCM mode as well as ACM mode which optimizes throughput by changing code rates and modulation types ranging from QPSK to 32-APSK.

In this paper, present a graph cuts based geodesic active contours (GAC) approach to object segmentation problems. Our method is a combination of geodesic active contours and the optimization tool of graph cuts and differs fundamentally from traditional active contours in that it uses graph cuts to iteratively deform the contour. Consequently, it has the following advantages. 1. It has the ability to jump over local minima and provide a more global result. 2. Graph cuts guarantee continuity and lead to smooth contours free of self-crossing and uneven spacing problems. Therefore, the internal force which is commonly used in traditional energy functions to control the smoothness is no longer needed, and hence the number of parameters is greatly reduced. 3 Our approach easily extends to the segmentation of three and higher dimensional objects. In addition, the algorithm is suitable for interactive correction and is shown to always converge. Experimental results and analyses are provided.

본 논문에서는 차세대 위성통신 규격인 DVB-RCS2 기반 VSAT 단말 시스템의 송수신부 위상잡음 스펙트럼 분포 특성을 분석한다. VSAT 순방향 링크는 DVB-S2 ACM 기반 APSK 고차 전송모드를 사용하며, 역방향 링크는 DVB-RCS2 기반 PSK 및 QAM 계열의 고차 전송 모드를 사용한다. 고차 전송 모드를 사용함에 따라 위상잡음에 의한 영향이 나타나며, 위성전송시스템 신호발생부의 위상잡음 특성에 따라 전송 성능의 열화가 지배적으로 나타난다. 위성전송 환경에 따라 가변적으로 전송 데이터 율와 전송 모드를 가변하는 전송방식을 고려하여 요구 위상잡음 특성을 분석하고 차세대 VSAT 전송 파라미터를 수용하는 전송시스템 신호발생부의 위상잡음 특성을 제시한다.

Phase noise spectrum distributions of signal generators for next-generation VSAT satellite system based on DVB-RCS2 were analyzed in this paper. The forward link of VSAT system utilizes the APSK higher-order modulation methods based on the DVB-S2 ACM, the modulation methods of the return link utilizes the higher-order PSK and QAM based on the DVB-RCS2. In digital satellite system using the higher-order modulation techniques, the phase noise have an effect on transmission performance, the transmission performance is dominantly degraded by the phase noise of signal generators in the transmission system. The phase noise spectrum distribution of signal generators are analyzed by considering the ACM conditions that adopts the modulation techniques and data rates due to satellite transmission environment. The proper phase noise spectrum distribution for next-generation VSAT system based on DVB-RCS2 are proposed from the analyzed phase noise spectrum characteristics.

최근 컴퓨터 환경의 발전으로 개인용 컴퓨터에서도 어느 정도의 가상 현실을 즐길 수 있게 되었으며, 이에 대한 다양한 연구가 활발하게 진행중이다. 그러나 가상 환경을 이루고 있는 객체들 사이의 상호 작용에 대한 연구, 그리고 상호 작용이 원활하게 이루어지도록 하는 시스템의 연구 및 개발은 다른 연구에 비해 그 성과가 미비하다. 이에 본 연구에서는 가상 공간상에 존재할 수 있는 객체들을 분류하고 그 객체들 사시의 상호 작용을 관리하는 시스템을 설계, 개발하여 가상 환경 시스템을 좀 더 효율적으로 구축할 수 있도록 하고자 한다.

최근 대체에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 수소에너지를 기반으로 하는 차세대 발전 장치인 연료전지 관련 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 특히, 고온 연료전지의 대표적인 형태인 용융 탄산염 연료전지(MCFC: Molten Carbonate Fuel Cell, 이하 MCFC)는 전력사업용으로의 높은 가능성을 인정받아 화석연료를 대체할 발전방식으로 평가 받고 있다. 본 연구에서는 Aspen Custom Modeler($ACM^{TM}$)에서 평형반응식을 이용하여 스택 모델을 구성한 후, Aspen $Plus^{TM}$에서 BOP(Balance of Plant) 시스템과 스택을 연결하여 전체 MCFC 발전 시스템의 정상상태를 모사하였다. 모델의 유효성을 입증하기 위해서 전류밀도, 연료이용률, S/C ratio, 재순환 흐름 비와 같은 주요 조업변수에 따른 셀 전압, 전력, 효율 등 시스템의 성능을 분석하였다. 그리고 Aspen $Dynamics^{TM}$에서 PID제어 방식을 적용하여 제어루프를 구성하였고 부하변화, 설정점 변화, 재순환 흐름비 변화에 따른 각각의 사례연구를 통하여 전체 시스템의 성능변화를 예측하였다. 그 결과 연료이용률과 전류밀도의 변화에 따른 전체 시스템의 최대 발전 효율 및 출력전압을 위한 운전조건을 제안하였다.

Recentincreasing awareness of the environmental damage caused by the $CO_2$ emission of fossil fuelsstimulated the interest in alternative and renewable sources of energy. Fuel cell is a representative example of hydrogen energy utilization. In this study, Molten Carbonate Fuel Cell system is simulated by using $Aspen^{TM}$. Stack model is consisted of equilibrium reaction equations using $ACM^{TM}$(Aspen Custom Modeler). Balance of process of fuel cell system is developed in Aspen $Plus^{TM}$ and simulated at steady-state. Analysis of performance of the system is carried out by using sensitivity analysis tool with main operating parameters such as current density, S/C ratio, and fuel utilization and recycle ratio.In Aspen $Dynamics^{TM}$, dynamics of MCFC system is simulated with PID control loops. From the simulation, we proposed operation range which generated maximum power and efficiency in MCFC power plant.

전투기에 장착되는 정보수집용 포드의 냉각 장치인 ACM에 대한 성능 시험평가를 수행하였다. 시험평가 대상인 ACM은 역 브레이튼 공기 사이클로 작동되는 터보기기로서, 항공기의 비행속도에 의한 램 공기를 에너지원으로 사용하여 추가적인 에너지의 공급 없이 냉각 기체를 발생시킨다. 또한 습기에 민감한 전자장비의 냉각에 이용하기 위하여 열교환기를 함께 구성하였다. 성능시험을 통하여 개발 대상 ACM 및 열교환기는 요구 성능을 만족함을 확인하였다.

A performance test of an air cycle machine with an air to air heat exchanger was performed. The air cycle machine designed for avionics cooling in a fighter's external pod is a small turbo machine operated on the reverse Brayton air cycle driven by captured ram air which is the source of driving energy and it can be used as cooling fluid going through electronics in the pod during the flight. The air to air heat exchanger was also used to avoid moisture for avionics. The performance test have verified that the developed ACM and heat exchanger meet the design requirements.

This paper proposes efficient schemes for image segmentation using the region-based active contour model. The developed methods can approach the boundaries of the desired objects by evolving the curves through minimization of the Mumford-Shah energy functionals, given arbitrary curves as initial conditions. Topological changes such as splitting or merging of curves should be handled for the methods to work properly without prior knowledge of the number of objects to be segmented. This paper introduces how to change topological structure of the curves and shows experimental results by applying the methods to the images.

자동차 엔진 부품용으로 많이 사용되는 ACM 고무 샘플에 대하여 $150^{\circ}C$, $160^{\circ}C$, $170^{\circ}C$, 및 $180^{\circ}C$의 등온상태에서 시간에 따른 압축영구줄음율(CS)과 열중량감소율을 측정하여 상관관계를 구하고, 이를 비등온 TGA를 이용하는 Toop의 해석방법에 이용하여 사용온도에서의 수명을 예측하고자 하였다. 노화촉진시험으로부터 측정된 중량감소율는 CS에 대하여 선형적으로 변화하는 것이 관찰되었으며, 이로부터 CS 40%에 이르는 시간을 재료의 수명시간으로 했을 때 중량감소에 의한 전환율은 4.2%로 나타났다. TGA 곡선으로부터 Flynn-Wall-Ozawa법에 의하여 전환율 4.2%에서의 활성화에너지는 120.2 kJ/mol로 계산되었으며, 이를 Toop의 해석법에 적용하였을 때의 예측수명은 사용온도 $120^{\circ}C$에서 약 9,700 시간으로 계산되었다.

Compression set (CS) and weight loss by thermal degradation of the ACM rubber composite sample prepared for an automotive part were measured simultaneously at several given temperatures of $150^{\circ}C$, $160^{\circ}C$, $170^{\circ}C$, and $180^{\circ}C$. Using the relationship between them, thermal life of the sample could be predicted at a given operating temperature by applying Toops method which is based on the analysis of non-isothermal TGA thermograms. Conversion by weight loss showed a linear relationship with CS changes, exhibiting 4.2% at CS 40%. Activation energy of thermal degradation was calculated as 120.2 kJ/mol at 4.2% of weight loss from Flynn-Wall-Ozawa analysis. When the expected life was set as time to reach CS 40% at $120^{\circ}C$, the life time of the sample was calculated as 9,700 hrs when Toops method was applied.