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점대다중점 매체다중접속을 지원하는 무선통신모듈의 구현
Implementation of Wireless Communication Module with Point-to-multipoint Media Access Control 원문보기

한국인터넷방송통신학회 논문지 = The journal of the Institute of Internet Broadcasting and Communication, v.12 no.5, 2012년, pp.267 - 273  

김준환 ((주)모노그램) ,  정진호 (호서대학교 IT융합기술학부 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 50미터 내에서 40개 이상의 단말이 빈번히 통신하는 점대다중점 환경에서 필요한 통신모듈을 개발하였다. 이 통신모듈의 매체다중접속계층은 비동기 시분할다중화방식을 사용하여 여러 단말이 동시에 통신을 하고자 할 경우에도 빠르고 견고한 통신을 제공하며, 매체다중접속계층에서 수신확인응답기능과 재전송기능을 추가하여 송수신간의 장애물이 없는 환경에서 매우 낮은 패킷오류율을 얻었다. 개발된 통신모듈의 점대다중점 통신성능을 확인하기 위해 상용 지그비 통신모듈과의 비교시험을 하였으며, 두 통신모듈에 대하여 각각 10분기에서 40분기까지 시험하여 측정된 데이터를 도시하였다. 본 논문에서 제시한 특정한 환경에서 지그비 모듈보다 개발된 근거리 통신모듈이 보다 빠른 통신속도를 보이며, 특히 20분기 이상의 점대다중점 환경에서 통신속도가 큰 차이를 보였다. 이는 여러가지의 네트워크 토폴로지를 사용하는 지그비모듈은 매체다중접속계층 이외에도 네트워크계층 어플리케이션계층 등의 프로토콜을 사용함으로써 네트워크 오버헤드가 크기 때문이며, 또한 좁은 지역에서 여러 개의 단말이 빈번히 통신하는 환경에서 지그비에서 사용하는 CSMA-CA 다중화방식보다는 비동기 시분할다중화방식이 더 적합한 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The short-range communication module was developed in this paper which is suitable for the point-to-multipoint circumstances of 40 terminals communicating frequently in about 50 meters. The media access control layer of this communication module using asynchronous time-division multiplexing provides...

주제어

#Short-range communication   #Media Access Control  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 8051계열의 MCU (Micro Control Unit)을 내장하고 FSK (Frequency Shift Keying)와 MSK (Minimum Shift Keying)의 모뎀을 탑재한 저가격의 무선 통신 트랜시버에 점대다중점 매체다중접속계층(Point-to-multipoint MAC)의 펌웨어를 개발하여 그 성능을 측정하였다.(그림 3) 무선주파수는 제약사항이 적은 2.
  • 본 논문에서는 50미터 이내의 근거리에서 40개의 슬레이브단말이 마스터장치에 연결하는 근거리 점대다중점 통신에서 최적의 통신성능을 얻기위해 점대다중점 매체다중접속계층을 설계, 구현하고 그 성능을 가늠하기 위해 상용 지그비 모듈과 가능한 동일한 환경에서 동일 조건으로 통신성능을 측정하여 비교 데이터를 도시하였다.
  • 그러나, 근거리 통신표준이 십여개에 달하지만 특정한 통신환경과 소비자가 원하는 기술적인 요구사항을 만족시키는 근거리 무선통신표준 및 솔루션을 찾는 것은 쉽지 않은 일이다. 본 논문은 학교와 같은 교육계에서 필요로 하는 근거리 통신장치에 대한 요구사항으로 시작되었다. 최근 몇 년간 이러닝(e-learning) 정책의 일환으로 학교의 교실에는 전자칠판이 도입되었고, 전자칠판의 적극적인 활용을 위해서는 교육컨텐츠와 컨텐츠를 이용할 수 있는 환경 및 툴이 필요한 실정이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구에서 개발한 점대다중점 매체다중접속의 무선 슬레이브 장치에서 BALUN은 어떠한 역할을 하는가? 그림 4에서 안테나는 PCB상의 패턴을 안테나로 사용하는 마이크로스트립 안테나를 사용하였으며, BALUN (Balanced-to-Unbalanced)은 트랜시버 SoC의 모뎀부분과의 임피던스 정합의 역할을 한다. 모뎀과 MCU는 트랜시버 SoC로 한 개의 칩으로 구성되며, 마스터장치의 USB- to-serial interface는 PC와의 연결을 위한 장치이다.
일상생활 속에서 편의성을 증대시키기 위한 통신 기술에는 무엇이 있는가? 근래의 통신장비는 장거리 고속 통신을 위해 물리적인 한계를 극복하려는 기술이 발전하는 가운데 일상생활 속에서 편의성을 증대시키기 위한 통신 또한 한가지의 통신경향으로 발전해가고 있다. 이같은 경향을 반영하는 기술은 RFID와 같은 근거리무선통신(Near Filed Communi- cation, NFC)과 지그비(Zigbee)[1][2], 블루투스 (Bluetooth), UWB를 위시한 무선개인통신망(Wireless Personal Area Network, WPAN)이 있으며, 그 중에서도 지그비는 저전력/소형/저가격을 특징으로하며 근거리 무선통신기술 중에서 가장 많이 사용되고 있다. 뿐만 아니라, WBAN (Wireless Body Area Network)[3]이라는 체내 혹은 인체주변에서 일어나는 근거리 통신기술표준이 만들어질 정도로 최근의 생활 편의성 증대에 관한 기술에 많은 관심이 모이고 있다.
점대다중점 매체다중접속부의 하드웨어 블록은 어떠한 장치로 나뉘는가? 상기의 조건을 만족하는 하드웨어 블록설계는 그림 4와 같으며, 크게 두 개의 장치로 나뉜다. 하나는 PC의 응용프로그램과 연결되는 무선마스터장치 (무선통신 동글)이며, 나머지 하나는 최소 40개의 개별장치로 이루어진 무선 슬레이브 장치 (모듈형태의 무선단말)이다. 우선 슬레이브장치는 최소한의 입력장치로 키패드를 가지고 있다.
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참고문헌 (7)

  1. ZigBee Alliance, http://www.zigbee.org 

  2. IEEE, "802.15.4 Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LRWPANs)," IEEE Computer Society, 2003. 10. 

  3. H.S. Nam, H.S. Lee, J.Y. Kim, "Trend of WBAN Application Service", Trend Analysis of Electronics and Telecommunications, vol.24 no.5 pp.109-118, 2009.2. 

  4. ES. Kim, Y.W. Kim, "technical standardization trend of IP-USN based on 6LoWPAN", Trend Analysis of Electronics and Telecommunications vol.22 no.6 pp.24-32 2007.12. 

  5. Texas Instrument. (2007, 09/20/2007). SWRS055D Low-Power SoC (System-on-Chip) with MCU, Memory, 2.4 GHz RF Transceiver, and USB Controller, technical specification. Available: http://www.ti.com/lit/ds/swrs055f/swrs055f.pdf 

  6. T.R. Burchfield, S. Venkatesan, and D. Weiner, "Maximizing Throughput in ZigBee Wireless Networks through Analysis, Simulations and Implementations," UTDCS-24-07 and in proceedings of First International Workshop on Localized Algorithms and Protocols for Wireless Sensor Networks (LOCALGOS 2007) located with Distributed Computing in Sensor Systems (DCOSS), 2007. 

  7. FIRMTECH Co., Ltd. (2008) Zigbee Embedded Module FZ750BS/FZ750BC Manual. Available: http://www.firmtech.co.kr/02download/zigbee/manual/FZ750ManualV01.pdf 

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