Earticle

The sensor network standard DASH7 was proposed to improve transmission quality and low power communication. Specifications for the standard are currently being developed, so the security specification has not been firmly implemented. However, without a security specification, a network cannot work due to threats from malicious users. Thus we must ensure confidentiality and authentication of data packets by using a cryptography method. To contribute to the DASH7 security specification, this paper shows the implementation results of network and data link layer security by using advanced encryption standard (AES) counter with CBC-MAC (CCM) over CC430 sensor nodes.

Due to the frequently changing topology and high mobility of nodes in multihop wireless network, there may be chances of congestion which results in loss of TCP sequence and degrades the network performance. In existing congestion control works, hop by hop detection incurs huge overhead. Moreover, the waiting time of the source node in obtaining the acknowledgement from the receiver, will be high when the number of hops in creases. To overcome these issues, this paper proposes a Proxy based intelligent acknowledgment technique for multihop wireless network. In this technique, proxy nodes are selected along the transmission path, which determine any missing TCP sequence. In this way, packet loss is monitored and retransmission is requested from the source node, thus, ensuring proficient data transmission in the network. Simulation results show that the proposed technique reduces the delay and improves the throughput.

A wearable computing has been proposed as an alternative of the best mobile computing interfaces and devices. A digital garment acts as a key element of wearable computing. We will apply digital yarn link as material of data communications on purpose to take advantage of a digital garment. This paper proposes the link buffering architecture and the transmission processes for peer-to-peer (P2P) communications using a digital yarn. Then it proposes the link buffering control and data frame transmission methods for efficient link buffering as well as frame buffering process for fault-recovery.

This paper defines a new DNP3 link layer frame structure based on the link layer packet characteristics of transmission time requirements and security requirements in substation automation system (SAS). The new frame structure can provide three different work modes: authentication, authorization-encryption, non-authenticated encryption. Then we propose a link-layer security service mechanism in substation automation system based on the GCM-AES, including the session key agreement protocol based on EKE, GMAC-based message authentication protocol, GCM-AES Authentication Encryption-based DNP3 protocol and GCM-AES-based message transform algorithm. Through experimental calculation and analysis, the results show that the new security mechanisms achieve the efficient and safety in substation packets transmission.

LTE networks have been rapidly commercialized for 4G cellular communications systems in all over the world as well as Korea. Because many internet applications use TCP as their transport layer protocol, TCP throughput measurements and its performance improvements in LTE networks is very important. In this paper, we analyze the impact of “in-sequence delivery” in LTE link layer on TCP RTT increment. When HARQ or ARQ in LTE link layer is working frequently for error recovery, it increases TCP RTT and decreases TCP throughput seriously. Therefore, in order to get better TCP throughput with the same packet error probability, we should decrease TCP RTT when HARQ or ARQ in LTE link layer is working for error recovery. We propose "out-of-sequence delivery" in LTE link layer in order to decrease TCP RTT. From our test results, "out-of-sequence delivery" outperforms “in-sequence delivery”. While "out-of-sequence delivery" makes LTE link layer design simpler, but its throughput gain is considerable.

신뢰적 브로드캐스팅 기법은 네트워크 전체에 동일한 메시지를 신뢰적으로 전달하는 효율적인 방식이다. 하지만, 송신 노드에게 모든 수신 노드들이 피드백 메시지를 동시에 전달하기 때문에 잘 알려진 피드백 충돌 (Feedback Implosion) 혹은 브로드캐스트 폭증 (Broadcast Storm)의 문제를 발생시킨다. 이러한 문제는 노드의 개수가 많아질수록 더욱더 네트워크에 커다란 문제를 야기한다. USN (Ubiquitous Sensor Network)에서는 노드들 간에 더욱더 많은 경쟁과 충돌, 그로인하여 더욱더 많은 전력소모를 일으킨다. 본 논문에서는 링크계층에서의 신뢰적 브로드캐스팅 방법을 제안하고 지연을 이용한 신뢰적 브로드캐스팅 (DRB: Delayed Reliable Broadcast)라 명명한다. 제안된 DRB 방식은 불필요한 충돌이나 전력소모가 없도록 불필요한 피드백 개수를 효율적으로 줄인다. 성능평가를 통해 제안된 DRB 방식이 네트워크에 신뢰적으로 전달하면서 동시에 불필요한 피드백의 개수를 줄이는 것을 증명할 수 있었다.

Reliable broadcasting is an efficient methodology to deliver the same message reliably throughout the network. However, reliable broadcast intrinsically entails the well-known problem of feedback implosion or broadcasting storm since it is possible that every receiver node sends their feedback simultaneously to their transmitter. This problem is exacerbated as the number of receiver nodes increases. In the domain of USN (Ubiquitous Sensor Network), this problem results in more contention, collisions, and thus more power consumption. In this paper, we propose a link-layer reliable broadcasting scheme referred to as delayed reliable broadcast (DRB) algorithm. The proposed DRB scheme efficiently reduces a number of redundant feedbacks which equally avoids the unnecessary collisions and power consumption in the uPAN networks. Performance evaluation shows that our proposed DRB scheme effectively reduces the unnecessary feedback while providing successful reliability in the network.

$Li^{+},\;Na^{+},\;K^{+}, Ca^{2+},\;Ni^{2+},\;Al^{3+}$, 과 $F^{3+}$의 陽이온을 포화시킨 Wyoning montmorillonite에 acetone, methyl-ethyl ketone. diethyl ketone을 加熱用 i.r. gas cell 內에서 各各 다른 壓力아래 吸着시켜 $4000{\sim}1200cm^{-1}$<T/EX>에서spectra를 얻었다.두가지 형태의 C=O결합변화가<TEx>$1713cm^{-1}$과 <TEx>$1690cm^{-1}$ 나타났으며 이들은 陽이온의 水酸基 및 吸着水와 그리고 表面水酸基와 水素結合을 일으키는 결과로 나타났다. OH 吸收 spectra의 强度는 陽이온의 水酸基의 resonance 理論을 뒷받침해 주었다. coordinate bond를 일으키는 경향은 計算한 C=O기의 酸素의 formal charge의 크기와 잘 맞았다.

The self supported film specimen of Wyoming montmorillonite as a layer silicate saturated by cations,$Li^{+},\;Na^{+},\;K^{+},\;Ca^{2+},\;Ni^{2+},\;Al^{3+}$and$F^{3+}$ were allowed to contact acetone, methyl-ethyl ketone and diethyl ketone within the heatable gas cell. The i.r. spectra between $4000{\sim}1200cm^{-1}$ at different pressures of adsorbates indicated bond formation through carbonyl oxygen. Two types of carbonyl bond shift with maxima at $1713cm^{-1}$ and $1690cm^{-1}$ are attributed as coordinate bond formation of carbonyl with either surface hydroxyl or cationic hydroxyl group. The intensity of the vOH was analyzed and resonance form of cationic hydroxyl was proposed as an adsorption site. The tendency to form coordinate bond was in good agreement with calculated formal charge of carbonyl oxygen in an increasing order, acetone < methyl-ethyl ketone < diethyl ketone. As an additional mechanism of adsorption, weak hydrogen bonding of methyl hydrogen with surface oxygen was observed.

Mobile IP를 지원하는 무선 랜 환경에서 링크 계층 핸드오프와 Mobile IP의 IP 계층 핸드오프로 인해 데이터 전송이 일시적으로 중지되며 이는 스트리밍 클라이언트의 버퍼 언더플로우를 유발하고 다량의 패킷 손실을 발생시킨다. 이들은 연속적인 미디어 스트리밍을 제공함에 있어서 치명적인 문제점으로 작용한다. 아직까지 실시간을 요하는 스트리밍 미디어 응용프로그램에 대한 핸드오프 방식에 따른 실제적인 영향을 고려한 실험적 연구들이 거의 없었기 때문에 그 필요성이 제기되고 있다. 본 논문에서는 Mobile IP를 지원하는 무선 랜 환경에서 사전 버퍼링의 적용을 통하여 핸드오프 시에 발생하는 핸드오프 지연을 보상하는 미디어 스트리밍 구조를 소개한다 추가로 L2 (layer 2) 트리거 기반의 패킷 버퍼링과 포워딩 기능의 구현과 스트리밍 클라이언트에서의 핸드오프를 인지하는 사전 버퍼링의 적용을 통하여 핸드오프 시에 발생하는 핸드오프 지연 및 패킷 손실을 극복한다. 실험을 통해 제안된 방식이 핸드오프 시에 발생하는 핸드오프 지연 및 패킷 손실을 극복하고 연속적인 미디어 스트리밍을 가능하게 함을 확인한다.

In Mobile IP-enabled wireless LAN (WLAN), packet flows are corrupted due to the handoff of a mobile node (MN) at the link and network layers, which results in burst packet losses and can cause temporary buffer underflow in a streaming client at the MN. This transient behavior hurts time-sensitive streaming media applications severely. Among many suggestions to address this handoff problem, few studies are concerned with empirical issues regarding the practical validation of handoff options on the time-sensitive streaming media applications. In this paper, targeting seamless streaming over Mobile IP-enabled WLAN, we introduce a seamless media streaming framework that estimates accurate pre-buffering level to compensate the handoff latency. In addition, we propose a link-layer (L2) assisted seamless media streaming system as a preliminary version of this framework. The proposed system is designed to reduce the handoff latency and to overcome the playback disruption from an implementation viewpoint. A packet buffering and forwarding mechanism with L2 trigger is implemented to reduce the handoff latency and to eliminate burst packet losses generated during the handoff. A pre-buffering adjustment is also performed to compensate the handoff latency. The experimental results show that the proposed approach eliminates packet losses during the handoff and thus verify the feasibility of seamless media streaming over Mobile IP-enabled WLAN.

유무선 통합 환경에서의 기존의 TCP가 가지는 문제점은 혼잡 제어 알고리즘이 무선환경의 에러를 모두 congestion으로 인식하는 것에 있다. 무선환경에 의한 에러일 경우 네트워크의 상황이 좋음에도 불구하고 전송률을 낮춰서 네트워크의 성능을 떨어뜨리게 된다. 따라서 본 논문에서는 Link-layer가 발생시킨 이벤트를 통해 에러의 원인을 명확이 구분하여 기존의 TCP의 큰 수정이 없이도 성능을 크게 향상 시킬 수 있는 혼잡 제어 알고리즘을 제안한다.

유무선 통합 환경에서의 기존의 TCP가 가지는 문제점은 혼잡 제어 알고리즘이 무선환경의 에러를 모두 congestion으로 인식하는 것에 있다. 무선환경에 의한 에러일 경우 네트워크의 상황이 좋음에도 불구하고 전송률을 낮춰서 네트워크의 성능을 떨어뜨리게 된다. 따라서 본 논문에서는 Link-layer가 발생시킨 이벤트를 통해 에러의 원인을 명확이 구분하여 기존의 TCP의 큰 수정이 없이도 성능을 크게 향상 시킬 수 있는 혼잡 제어 알고리즘을 제안한다.

This paper presents a link layer design of DisplayPort interface with a state machine based on packet processing. The DisplayPort link layer provides isochronous video/audio transport service, link service, and device service. The merged video, audio main link, and AUX channel controller are implemented with 7,648 LUTs(Loop Up Tables), 6020 register, and 821,760 of block memory bits synthesized using a FPGA board and it operates at 203.32MHz.

In this paper, we propose a QoS (Quality of Service)-aware and cooperative resource reservation scheme using cross-layer link adaptation for wireless high definition video transmission through UWB (Ultra Wide Band) network with D-MAC (Distributed Medium Access Control). A wireless high definition video transmission system usually requires stable high throughput even without line-of-sight, e.g., a destination device in another room separated by a wall. Since the WiMedia D-MAC supporting DRP (Distributed Reservation Protocol) scheme causes lots of DRP resource reservation conflicts due to failure of beacon detection in wireless channel environment, overall performances of the WiMedia D-MAC can be deteriorated. And the current WiMedia MAC standard has not considered QoS provisioning even though QoS parameters such as a range of service rates are provided to each traffic stream. Therefore, we propose Relay DRP protocol with QoS-based relay node selection criterion, which makes a relay path to avoid DRP resource reservation conflicts and guarantee QoS more stably through cross-layer link adaptation of cooperative relay transmission scheme and is compliant with the current WiMedia D-MAC protocol. Simulation results demonstrate performance improvements of the proposed method for throughput and QoS provisioning.

Particularly in wireless communications, link errors severely affect the quality of the services due to the high error probability and the specific error characteristics (burst errors) in the radio access part of the network. In this work, we show that thorough analysis and appropriate modeling of radio-link error behavior are essential to evaluate and optimize higher layer protocols and services. They are also the basis for finding network-aware cross-layer processing algorithms which are capable of exploiting the specific properties of the link error statistics, such as predictability. This document presents the analysis of the radio link errors based on measurements in live Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) radio access networks as well as new link error models originating from that analysis. It is shown that the knowledge of the specific link error characteristics leads to significant improvements in the quality of streamed video by applying the proposed novel network- and content-aware cross-layer scheduling algorithms. Although based on live UMTS network experience, many of the conclusions in this work are of general validity and are not limited to UMTS only.

무선 센서 네트워크는 다양한 분야에 응용하여 사용하고 있다. 배터리를 사용하는 센서노드는 전원이 제한적이기 때문에 다양한 기능과 전송의 신뢰성보다 저전력을 사용하는 동작에 더 최적화 되어있다. 하지만 더욱 다양한 목적으로 정확한 데이터를 사용하기 위해서는 전송의 신뢰성이 보장되어야 한다. 멀티홉 환경으로 구성되어 있는 센서 네트워크에서 종단간 전송 신뢰성을 보장하기 위해서는 링크(홉)간의 전송 신뢰성이 바탕이 되어야 하지만, IEEE 802.15.4 표준은 링크계층의 전송 신뢰성을 고려하지 않고 있다. 본 논문에서는 에너지를 효율적으로 사용하면서 링크(홉)간 전송 신뢰성을 제공하기 위한 링크계층 프로토콜을 제안한다.

Wireless Sensor Networks(WSNs) has been used for various applications. It is optimized to low power operation than various function and transmission reliability because of limited power by batteries. but it is necessary to guarantee of reliability for using exact data for more diversity purpose. In WSNs environment composed by multi-hop, it is guarantee to end-to-end transmission reliability based hop-by-hop reliability. however, IEEE 802.15.4 standard is not consider link-layer reliability. in this paper, we propose energy efficient Reliable Link-layer Protocol for Wireless Sensor Networks.

이 논문에서는 WLAN 네트워크 환경에서 이동 호스트에게 QoS가 보장된 실시간 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 방법론을 제안한다. 이동무선 환경에서 MH(Mobile Host)의 이동특성은 실시간 멀티미디어 어플리케이션에게 제공되어야 하는 QoS에 심각한 영향을 주게 된다. MH의 이동성에 영향을 받지 않는 QoS를 제공하기 위해서 MH가 가까운 장래에 이동할 것으로 예상되는 영역에 미리 자원을 예약함으로서 요구되는 QoS를 제공할 수 있다. 기존의 유선환경에서 제안된 RSVP은 유선환경을 고려하여 개발된 프로토콜로써 이동무선 환경에 적용하기에는 부적절하며, 이를 개선한 MRSVP는 많은 자원의 낭비를 가져오고 있다. 본 논문에서는 기존의 MRSVP 프로토콜에 링크계층의 핸드오프 정보를 적용하여 최소한의 자원만을 예약하도록 하는 방법론을 제안한다. 이는 미리 자원을 예약하는 영역을 능동적으로 최적화함으로써 불필요한 자원의 낭비를 막고, MRSVP와 같은 수준의 QoS를 제공할 수 있다.

Fieldbus provides a real-time data communication among field devices in the process control and manufacturing automation systems. In this paper, a Petri Net model of the 1993 draft of IEC/ISA fieldbus which is proposed as an international standard of fieldbus network is developed. Based on the Petri Net model, discrete-event simulation model of IEC/ISA fieldbus network is developed. This paper evaluates the network induced delay in the data link layer of IEC/ISA fieldbus using the simulation model. In addition, an integrated discrete-event/continuous-time simulation model of fieldbus system and distributed control system is developed. This paper investigates the real-time data processing capability of IEC/ISA fieldbus and the effect of network-induced delay to the performance of control system.

The data link layer (DLL) of Foundation Fieldbus (FF) includes both token-passing and scheduling services. Periodic data are transmitted via the scheduling service, while time-critical and time-available data are transmitted via the token-passing service. This study developed a network interface board that implements the DLL of FF. Using the network interface board, this study experimentally evaluates the delay performance of the DLL of FF. This study measured the delay performance with respect to the change of the DLL parameters of FF, and investigated the relationship between the DLL parameters and network performance. The study also compared the experimental results with the results obtained from an analytical model.

첨단의 자동화 시스템을 구축하기 위해서는 각 필드기기에서 생산되는 정보들을 적절한 형태로 가공하여 적시에 필요한 공정으로 제공하여 줄 수 있는 지능형 센서 및 필드기기의 도입이 필요하다. 이러한 필드기기들이 유기적으로 정보를 교환하고 공유하기 위해서는 통신망 시스템을 구축할 필요가 있다. 필드버스는 자동화 및 분산 제어 시스템의 컴퓨터 통신망 계층구조에서 최하위 계층 기기들 간에 실시간 통신을 제공하는 산업용 통신망이다. 본 연구에서는 통신용 프로세서인 Mc68360을 기반으로 하여 필드버스의 일종인 Profibus의 물리계층과 데이터링크계층 프로토콜을 구현하였다. 물리계층은 프로세서의 UART 통신 기능과 RS-485칩을 사용하여 구현하고, 데이터링크계층 프로토콜은 프레임 분석과 송수신, 에러처리, 흐름제어, 매체접속권한 관리 등의 기능을 소프트웨어로 구현하였다. 또한 지능형 센서 본래의 목적중의 하나인 원격관리 기능을 위하여 각 필드기기의 노드 주소, 타이머 값 등의 통신 파라미터를 원격 마스터에서 설정할 수 있도록 관리계층의 기능을 추가하였다. 본 연구에서는 각각 하나의 노드기능을 담당하는 여러 개의 보드들로 구성된 testbed를 구축하고, 다양한 통신환경에서 초기화, 정상, 비정상 상태 등의 동작을 실험하였으며, 이를 통하여 지능형 센서용 필드버스의 데이터링크계층 프로토콜이 정상적으로 동작됨을 확인하였다.