[논문]LED 통신 기반 멀티 홉 오디오 데이터 전송네트워크시스템

조승완; 리데덩; 안병구

doi:10.5573/ieek.2013.50.6.180

LED 통신 기반 멀티 홉 오디오 데이터 전송네트워크시스템
LED Communication based Multi-hop Audio Data Transmission Network System 원문보기

Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea = 전자공학회논문지, v.50 no.6, 2013년, pp.180 - 187

조승완 (홍익대학교 컴퓨터정보통신공학과) , 리데덩 (홍익대학교 대학원 전자전산공학과) , 안병구 (홍익대학교 컴퓨터정보통신공학과)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 LED 통신 기반 멀티 홉 오디오 데이터 전송네트워크 시스템을 제안개발 한다. 제안된 시스템의 주요한 기여도 및 특징은 다음과 같다. 첫째, 본 연구의 기여도는 LED 통신 기반으로 멀티 홉을 경유하여 오디오 데이터를 장거리 전송이 가능한 전송네트워크시스템을 개발하는 것이다. 둘째, 개발된 시스템의 특징은 전송부에서 오디오 데이터는 S/PDIF 포맷으로 인코딩 되어 보통의 LED로 통해 전송된다. 릴레이에서는 디지털 오디오 신호를 포토다이오드로 데이터를 수신 받아 에러체크 및 증폭을 하여 수신부로 전송한다. 수신부에서는 포토다이오드로부터 받은 인코딩된 오디오 데이터를 디코딩 및 증폭을 하여 아날로그 오디오 신호로 컨버팅을 한다. 제안된 시스템의 성능평가는 형광등이 켜져 있는 실험실에서 진행되었다. 성능평가 결과 제안된 시스템이 홉 간 거리가 긴 멀티 홉 네트워크 환경에서 고음질의 오디오 신호를 효과적으로 전송할 수 있었다. 반면에 사용된 다양한 LED들의 색깔에 따라서 오디오 데이터의 전송 음질에 차이가 있음을 확인 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose a LED communication based multi-hop audio data transmission network system. The main contribution and features of the proposed system are as follows. First, the contribution of this research is to develope the LED communication based multi-hop transmission network system which can transmit audio data signal with long distance via multi-hops. Second, the developed system has the following features: In transmitter, audio data is transmitted after encoding with S/PDIF format via a general LED. The relay receives digital audio signal by using photo diode and then transmits the signal to receiver after error checking and amplifying. The receiver receives the encoded audio data via photo diode and then converts to analog audio signal by using decoding and amplifying. The performance evaluation of the proposed system is conducted in the laboratory with fluorescent light source. The results of the performance evaluation confirm that the system can provide high quality audio transmission from transmiter to receiver via multi-hop relays in a long distance while we can see there are differences in the transmitted audio quality according to the used LED colors.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 LED 통신 기반 멀티 홉 오디오 데이터 전송 네트워크시스템을 제안 설계한다. 전송부와 수신부 사이에 멀티 홉 릴레이들을 두어 장거리 전송이 가능하다는 것을 보였다.
그러나 가시광 통신 기반 네트워크 송수신 시스템들^{[3, 8]}은 기존의 RF에 비해서 대역폭, 보안, 에너지 절약 등의 장점을 가지고 있기 때문에 조만간에 가시광 통신 기반 송수신 시스템이 기존의 RF시스템들을 대체할 것으로 내다보고 있다. 본 논문에서는 LED를 이용한 가시광 통신기반 멀티 홉 오디오 전송 네트워크시스템을 설계하고 시스템의 성능을 평가한다.
본 논문의 목적은 지금까지 진행된 선행연구들을 바탕으로 하여 멀티 홉으로 오디오 신호를 장거리 전송할 수 있는 LED 통신 기반의 전송네트워크 시스템을 개발하는 것이다. 개발된 시스템의 가장 큰 특징은 LED 빛을 이용하고 멀티 홉을 경유하여 오디오 신호를 장거리 전송 할 수 있다는 것이다.

제안 방법

. LED를 이용한 송신부 회로구성 및 PD(photodiode)와 OP-Amp를 이용한 수신부 회로를 구성하였다. 송·수신부 양 끝단에 컴퓨터를 연결한 다음 텍스트 전송프로그램을 이용하여 텍스트를 전송하였다.
송·수신부 양 끝단에 컴퓨터를 연결하고, 중간 노드로서 두 개의 릴레이를 송·수신 컴퓨터 사이에 연결한다. 그리고 텍스트 전송프로그램을 이용하여 텍스트를 연속적으로 전송하였다. 이때 보드 레이트, 전송거리 등 다양한 변화를 주면서 실험을 진행하였다.
본 논문에서 제안한 LED 통신 기반 멀티 홉 오디오 데이터 전송네트워크 시스템은 보통의 형광등이 비추는 실험실에서 성능평가를 수행 하였다.
. 설계된 시스템은 LED를 이용한 송신부 회로, PD와 OP-Amp를 이용한 수신부 회로 및 멀티 홉 지원을 위해서 PD, OP-Amp 및 LED로 구성된 릴레이로 시스템이 구성된 다. 송·수신부 양 끝단에 컴퓨터를 연결하고, 중간 노드로서 두 개의 릴레이를 송·수신 컴퓨터 사이에 연결한다.
송·수신부 양 끝단에 컴퓨터를 연결한 다음 텍스트 전송프로그램을 이용하여 텍스트를 전송하였다.
5KHz, 16KHz를 사용 하였다. 실험은 고정된 거리에서 LED 색(흰색, 오렌지색, 파란색, 초록색)을 변화 해가며 전송부와 수신부에서 아날로그 오디오 신호를 측정하여 비교하였다.
송·수신부 양 끝단에 컴퓨터를 연결한 다음 텍스트 전송프로그램을 이용하여 텍스트를 전송하였다. 이때 보드 레이트(baud rate), LED 색깔, 전송거리 등 다양한 변화를 주면서 실험을 진행하였다. 실험결과 색깔마다 다른 것을 확인하였다.
그리고 텍스트 전송프로그램을 이용하여 텍스트를 연속적으로 전송하였다. 이때 보드 레이트, 전송거리 등 다양한 변화를 주면서 실험을 진행하였다. 두 번째 선행연구^[9]는 LED 통신 기반 멀티 홉 텍스트 전송 시스템을 구현 했다는데 그 의미가 있다.
그림 9는 LED 색깔 변화에 따른 신호의 왜곡정도를 측정하기 위한 시스템 구성도에서 전송부와 릴레이를 보여주고 있다. 이를 위해 본 연구에서는 샘플 소리를 사용하였다. 샘플 소리는 사인파형을 가지는 8KHz, 12.

대상 데이터

이를 위해 본 연구에서는 샘플 소리를 사용하였다. 샘플 소리는 사인파형을 가지는 8KHz, 12.5KHz, 16KHz를 사용 하였다. 실험은 고정된 거리에서 LED 색(흰색, 오렌지색, 파란색, 초록색)을 변화 해가며 전송부와 수신부에서 아날로그 오디오 신호를 측정하여 비교하였다.

이론/모형

본 논문의 전송 시스템에서 사용된 디지털 오디오 신호의 포맷은 S/PDIF 이다. S/PDIF는 Sony/Philips Digital Interconnect Format을 의미한다.

성능/효과

본 논문의 목적은 지금까지 진행된 선행연구들을 바탕으로 하여 멀티 홉으로 오디오 신호를 장거리 전송할 수 있는 LED 통신 기반의 전송네트워크 시스템을 개발하는 것이다. 개발된 시스템의 가장 큰 특징은 LED 빛을 이용하고 멀티 홉을 경유하여 오디오 신호를 장거리 전송 할 수 있다는 것이다. 그림 1은 제안 개발된 시스템의 기본개념 및 특징을 설명하고 있다.
실험결과 색깔마다 다른 것을 확인하였다. 그리고 그 특징은 밝은 색의 LED가 빠른 속도의 텍스트 전송에 효율적 이였다. 그리고 어두운 색인 RED의 경우 전송 속도가 성능이 좋지 못했다.
그리고 어두운 색인 RED의 경우 전송 속도가 성능이 좋지 못했다. 이를 통해 LED의 수신감도는 전송하는 LED의 색깔이 밝을수록 감도가 뛰어나다는 것을 알 수 있었다. 거리에 따른 수신감도 측정에서는 거리가 멀어짐에 따라 수신감도가 떨어지는 것을 알 수 있었다.
따라서 거리가 가까울수록 수신감도가 좋다. 이를 통해 논문에서 설계한 시스템은 속도라는 변수에서는 성능이 좋았으나 거리라는 변수에서는 성능이 좋지 않은 것을 확인하였다. 즉, 첫 번째 선행연구^[8]는 본 연구진이 구현한 첫 번째 LED 통신기반의 한 홉 (one hop) 통신 시스템이라는데 그 의미가 있다.
본 논문에서는 LED 통신 기반 멀티 홉 오디오 데이터 전송 네트워크시스템을 제안 설계한다. 전송부와 수신부 사이에 멀티 홉 릴레이들을 두어 장거리 전송이 가능하다는 것을 보였다. 성능평가 결과에서 보면, 충분한 LED 빛의 밝기만 보장 된다면 각각의 전송 모듈들에 전송되는 신호의 왜곡이 없이 깨끗하게 장거리 전송이 이루어짐을 알 수 있다.

후속연구

성능평가 결과에서 보면, 충분한 LED 빛의 밝기만 보장 된다면 각각의 전송 모듈들에 전송되는 신호의 왜곡이 없이 깨끗하게 장거리 전송이 이루어짐을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서 제안한 LED 통신 기반 멀티 홉 오디오 데이터 전송 네트워크 시스템은 각각의 전송 모듈 별로 높은 음질의 전송이 보장되고 충분한 밝기의 LED를 사용하면 LED 색의 변화를 민감하지 않고, 먼 거리도 멀티 홉을 경유하여 전송이 가능하므로, 이를 이용한 에너지 절약이 가능한 무공해 친환경 통신네트워크 구성에 효과적으로 응용 적용될 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	LED의 특징은?	최근에 LED(light emitting diode)는 미래의 에너지 절약 조명 소스로서 각광을 받고 있다 [1] . LED는 긴 수명, 작은 크기와 저 전력 소모 등과 같은 특징을 가지고 있다. 따라서 LED는 큰 사이즈의 칼라 디스플레이들 [2] , 교통조명 등에 많이 사용되고 있을 뿐만 아니라, 점진 적으로 전통적인 조명 시스템들이 LED 조명으로 대체 되고 있다.
	가시광 통신의 특장점은?	15-3C는 60GHz에 해당하므로 가시광 통신의 주파수는 기존의 무선 통신의 주파수와 상당한 차이가 있음을 알 수 있다. 특히, 조명과 동시에 통신을 할 수 있다는 점이 특징이며 장점이라 할 수 있다 [4∼7] .
	가시광 통신은 어떤 영역 대의 파장을 갖는가?	유비쿼터스 기술에 대한 관심이 고조되고 있는 가운데 주파수 할당 규제가 있는 RF 무선통신에 비해 국제적 규제가 없는 가시광 통신 기술은 보안성 또한 보장되어 미래 첨단 기술로 주목을 받고 있다. 가시광 통신은 380nm에서 780nm의 파장(wavelength)을 갖는다. 이 파장을 주파 수로 바꾸면 385 THz에서 789THz에 해당한다.

참고문헌 (9)

Wang Rui, Duan Jing-yuan, Shi An-cun, Wang Yong-jie, Liu Yu-liang, "Indoor Optical Wireless Communication System Utilizing White LED Lights," Proc. of APCC 2009, October 2009.
Deng Chunjian, Liu Wei, Zou Kun, Yang Liang, "A solution of LED Large Screen Display Based on Wireless Communicatio," Proc. of 2010 Asia-Pacific Conference on Wearable Computing Systems, April 2010.
T.D.C. Little, Senior Member, IEEE, P. Dib, K. Shah, N. Barraford, and B. Gallagher, "Using LED Lighting for Ubiquitous Indoor Wireless Networking," Proc. of IEEE International Conference on Wireless & Mobile Computing, Networking & Communication 2008, October 2008.
Toshihiko Komine and Masao Nakagawa, "A study of shadowing on indoor visible-light wireless communication utilizing plural white LED lightings," Proc. of ISWCS 2004, pp.36-40, 2004.
Toshihiko Komine, Masao Nakagawa, "Fundamental Analysis for Visible-Light Communication System using LED Lights," IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 50, No. 1, February 2004, pp.100-107.

상세보기
Toshihiko Komine and Masao Nakagawa, "Performance evaluation of visible-light wireless communication system using white LED lightings," Proc. of ISCC 2004, pp.258-263, 2004.
Komiyama, T.; Kobayashi, K.; Watanabe, K.; Ohkubo, T.; Kurihara, Y. "Study of visible light communication system using RGB LED lights," Proc. of SICE 2011, pp.1926-1928, 2011.
심규성, 리데덩, 안병구, 박인정, "LED 통신기반 PC-PC 전송시스템," 한국인터넷방송통신학회 논문지, 제12권, 1호, pp. 181-187, 2012년 2월.

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조승완, 리데덩, 안병구, "LED 통신기반 멀티 홉무선 전송네트워크시스템," 한국인터넷방송통신학회 논문지, 제12권, 4호, pp. 37-42, 2012년 8월.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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