안승표
(Department of IT Convergence Engineering, Kumoh National Institute of Technology)
,
김다혜
(Department of Electronic Engineering, Kumoh National Institute of Technology)
,
이재민
(ICT Convergence Research Center, Kumoh National Institute of Technology)
,
김동성
(Department of Electronic Engineering, Kumoh National Institute of Technology)
본 논문에서는 항공기의 내부 네트워크를 유선에서 무선으로 대체하기 위해 무선 통신망 기술들의 성능을 비교한다. 기존 항공기의 유선 네트워크가 가지는 다양한 장비와 센서의 복잡한 구조에 따른 무게증가 그리고 유지보수 문제 및 비용 등의 단점과, 차세대 항공기 네트워크에서 요구되는 통신 속도 및 통신량 등의 성능적인 측면에 대한 요구사항이 증가하고 있다. 국제전기통신연합(ITU)에서 제안한 WAIC(Wireless Avionics Intra-Communications)는 기존 유선 항공기 네트워크의 요구사항을 기반으로 항공기 내/외부 환경 등을 고려한 무선네트워크 구조를 정의했다. 본 논문에서는 WAIC에서는 제안한 무선네트워크 구조에 적용할 수 있는 무선 통신망 기술들의 특징과 장단점을 고려한다. 또한 항공기 무선네트워크에 적용 가능한 무선 통신망 기술들을 비교 분석하여 WAIC에서 제안한 무선 항공기 토폴로지 환경 구조에 적합한 무선 통신망 기술 후보군을 알아본다.
본 논문에서는 항공기의 내부 네트워크를 유선에서 무선으로 대체하기 위해 무선 통신망 기술들의 성능을 비교한다. 기존 항공기의 유선 네트워크가 가지는 다양한 장비와 센서의 복잡한 구조에 따른 무게증가 그리고 유지보수 문제 및 비용 등의 단점과, 차세대 항공기 네트워크에서 요구되는 통신 속도 및 통신량 등의 성능적인 측면에 대한 요구사항이 증가하고 있다. 국제전기통신연합(ITU)에서 제안한 WAIC(Wireless Avionics Intra-Communications)는 기존 유선 항공기 네트워크의 요구사항을 기반으로 항공기 내/외부 환경 등을 고려한 무선네트워크 구조를 정의했다. 본 논문에서는 WAIC에서는 제안한 무선네트워크 구조에 적용할 수 있는 무선 통신망 기술들의 특징과 장단점을 고려한다. 또한 항공기 무선네트워크에 적용 가능한 무선 통신망 기술들을 비교 분석하여 WAIC에서 제안한 무선 항공기 토폴로지 환경 구조에 적합한 무선 통신망 기술 후보군을 알아본다.
This paper compares the performance of wireless communication technologies to replace the wired networks by wireless networks on avionics intra-communication. Due to the drawbacks of wired network, such as complexity, weight, maintenance cost and scalability, it leads to the high data rate and netwo...
This paper compares the performance of wireless communication technologies to replace the wired networks by wireless networks on avionics intra-communication. Due to the drawbacks of wired network, such as complexity, weight, maintenance cost and scalability, it leads to the high data rate and network traffic demands of avionics systems. Therefore, in WAIC(Wireless Avionics Intra-Communications) system suggested by ITU(International Telecommunication Union), based on environment of avionics system and requirements of a wired network, wireless network structures are defined to solve the problems of wired networks. In this paper, we consider features, advantages and disadvantages of wireless communication technologies which can be used for wireless avionics network, and we propose suitable wireless communication technology candidates for wireless avionics networks in WAIC environments.
This paper compares the performance of wireless communication technologies to replace the wired networks by wireless networks on avionics intra-communication. Due to the drawbacks of wired network, such as complexity, weight, maintenance cost and scalability, it leads to the high data rate and network traffic demands of avionics systems. Therefore, in WAIC(Wireless Avionics Intra-Communications) system suggested by ITU(International Telecommunication Union), based on environment of avionics system and requirements of a wired network, wireless network structures are defined to solve the problems of wired networks. In this paper, we consider features, advantages and disadvantages of wireless communication technologies which can be used for wireless avionics network, and we propose suitable wireless communication technology candidates for wireless avionics networks in WAIC environments.
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문제 정의
본 장에서는 항공기 내부 무선 네트워크에 적용 가능한 무선 통신기술들을 알아본다. 또한 각각의 장단점을 분석하여 WAIC 표준에 따른 항공기 무선 네트워크의 환경에 최적화시킬 수 있는 무선 통신망 기술들을 알아본다[12-14]. 표 3은 항공기용 무선 네트워크에 적용 가능한 대표적 무선 통신망 기술들의 성능을 보여준다.
본 논문에서는 항공기용 무선네트워크의 적용 가능 여부를 판단하기 위해 고려해야할 사항들에 대해 연구 하였으며, 항공기용 무선네트워크 적용은 기존의 유선네트워크의 단점이 되었던 항공기 무게, 유지보수의 단점 등을 보완 할 수 있음을 설명하였다. 그리고 항공기용 무선네트워크 시스템을 구성하기 위한 기존의 무선 통신망 기술을 적용하기 위해서 WAIC에서 제안한 표준을 통해 항공기 무선네트워크 환경을 고려했다.
본 장에서는 항공기 내부 무선 네트워크에 적용 가능한 무선 통신기술들을 알아본다. 또한 각각의 장단점을 분석하여 WAIC 표준에 따른 항공기 무선 네트워크의 환경에 최적화시킬 수 있는 무선 통신망 기술들을 알아본다[12-14].
제안 방법
본 논문에서는 항공기용 무선네트워크의 적용 가능 여부를 판단하기 위해 고려해야할 사항들에 대해 연구 하였으며, 항공기용 무선네트워크 적용은 기존의 유선네트워크의 단점이 되었던 항공기 무게, 유지보수의 단점 등을 보완 할 수 있음을 설명하였다. 그리고 항공기용 무선네트워크 시스템을 구성하기 위한 기존의 무선 통신망 기술을 적용하기 위해서 WAIC에서 제안한 표준을 통해 항공기 무선네트워크 환경을 고려했다. 이를 위해 기존의 무선 통신망 기술들 중에서 항공기 환경에 적용하기 적합한 무선네트워크 기술의 선별을 위해 요구사항을 조사했다.
앞서 항공기 무선네트워크를 위한 각각의 무선 통신망 후보 기술들의 장단점을 비교해 보았다. 이와 같은 기술들을 항공기 무선 네트워크에 적용하기 위해서는 우선적으로 신뢰성과 안전성이 가장 중요한 우선순위가 된다.
그리고 항공기용 무선네트워크 시스템을 구성하기 위한 기존의 무선 통신망 기술을 적용하기 위해서 WAIC에서 제안한 표준을 통해 항공기 무선네트워크 환경을 고려했다. 이를 위해 기존의 무선 통신망 기술들 중에서 항공기 환경에 적용하기 적합한 무선네트워크 기술의 선별을 위해 요구사항을 조사했다. 항공기용 무선 네트워크를 위한 무선 통신망 기술의 선정을 위한 요구사항으로는 시스템의 안전성과 신뢰성이 가장 중요한 사항이며 데이터전송률, 전파특성, 채널특성, 전송범위 등의 성능을 종합적으로 판단해야 한다.
성능/효과
종합적으로 볼 때 WAIC 에 적합한 무선 통신망으로 IEEE802.11이 ITU에서 채택한 4GHz대역에 유사한 5GHz 대역으로 PHY Layer가 유사하므로 가장 가능성이 높을 것으로 예상된다. 하지만 MAC Layer가 CSMA/CA방식을 사용하기 때문에 실시간성 보장이 어려우므로 이에 대한 보완이 필요하다.
후속연구
WAIC에서 제안한 표 2의 요구사항의 척도는 기존의 유선항공기 네트워크에서 요구하는 사항들의 최소 요구사항이다. 그러므로 실제 항공기 무선 네트워크가 적용되거나 차세대 항공기용 무선 네트워크를 구축할때 향상된 성능이 요구될 가능성이 높으므로 최소한의 요구사항을 충분히 만족시킬 수 있는 무선 통신망 기술의 적용을 고려해야 할 것이다.
3c, UWB, ECMA-368도 추가적으로 고려해볼 필요성이 있다. 따라서 향후 4GHz 대역에 적합한 PHY Layer 뿐만 아니라 실시간성이 보장되는 MAC Layer 가진 새로운 무선 통신망 제안도 고려해볼 필요가 있다.
3c 및 UWB와 같이 초 광대역 주파수를 사용하는 기술로 WAIC에서 분류한 항공기 내외부의 시스템들의 제어가 가능하다. 또한 기내에 탑승한 각각의 탑승객을 위한 서비스로 IEEE 802.11n IEEE 802.15 WPAN(Wireless Personal Area Networks)의 응용도 가능하다. 이러한 무선 통신망 기술들은 산업용 통신망, 센서 네트워크, 모바일 서비스, 사물인터넷(IoT), 홈 네트워크 서비스 등을 위해서 개발되었다.
향후 연구로는 항공기 구조들을 세분화 하여 각각의 네트워크 조건에 따른 시뮬레이션을 통하여 항공기용 무선네트워크 시스템에서 통신망 기술들의 실시간성을 판단할 것이다. 이를 위해 Delay 및 데이터 처리량 등 각각의 통신망 기술의 장단점을 확인할 필요가 있으며 항공기용 무선 네트워크 실제 적용을 위해 신뢰성을 만족하는 내부 프로토콜 설계와 EMI/EMC 테스트 표준 연구를 통하여 기존 무선 통신망 기술들을 개선하기 위한 연구가 필요할 것이다.
4GHz 대역을 항공 전자 장비 간 통신주파수로 할당하였다[6]. 하지만, 향후 항공기 요구사항을 고려하여 5GHz 대역의 무선망 기술과 22GHz 이상의 밀리미터파 무선망 기술 또한 연구될 필요성이 있다.
향후 연구로는 항공기 구조들을 세분화 하여 각각의 네트워크 조건에 따른 시뮬레이션을 통하여 항공기용 무선네트워크 시스템에서 통신망 기술들의 실시간성을 판단할 것이다. 이를 위해 Delay 및 데이터 처리량 등 각각의 통신망 기술의 장단점을 확인할 필요가 있으며 항공기용 무선 네트워크 실제 적용을 위해 신뢰성을 만족하는 내부 프로토콜 설계와 EMI/EMC 테스트 표준 연구를 통하여 기존 무선 통신망 기술들을 개선하기 위한 연구가 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
IEEE 802.11n의 기본적인 특성은 무엇인가?
IEEE 802.11n의 기본적인 특성은 항공기용 무선네트워크의 성능에 대한 요구사항인 속도와 거리, 신뢰성 등을 만족시키며 단거리 무선통신 기술 중에서는 가장 긴 최대전송거리를 가지고 있다.
ECMA-368의 단점은 무엇인가?
초고속 근거리 무선통신으로 AV 스트리밍 및 도킹장치 등에 사용되고 있다. CSMA/CA방식을 사용하여 가용성이 높지만 타이밍 정확도와 신뢰성이 낮다는 단점이 있다. 이는 항공기를 운항함에 있어서 우선시되는 신뢰성을 만족시키기에 다소 무리가 있지만 성능 개선을 통하여 신뢰성을 향상시켜 항공기 무선네트워크에 적용 가능할 수 있기 때문에 배제할 수 없다.
IEEE 802.15.3c는 어떤 기술인가?
15.3c는 2005년 발표된 IEEE 802.15.3표준을 60GHz대역에서 2Gbps 이상을 지원하도록 개정한 차세대 무선통신 표준으로 초고속 비압축 무선 전송 기술이다. 넓은 대역폭 사용이 가능하며 점대점통신으로 보안성이 높아 국가 정보기관과 군사용 위성통신에 사용이 되었다.
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