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가입요청 메시지를 사용하는 추적 가능한 부표 시스템의 설계
Design of a Trackable Buoy System using Join Request Messages 원문보기

한국위성정보통신학회논문지 = Journal of satellite, information and communications, v.11 no.2, 2016년, pp.8 - 13  

조성호 (한신대학교 정보통신학부)

초록
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부표는 항구나 해양의 위험물을 표시하기 위하여 체인에 의해 묶여진 부양물체이며, 크게 이동형과 고정형 부표로 나눌 수 있다. 해양 생태환경의 관찰과 연안지역 주변을 관찰 요구를 충족하기 위하여 스마트 부표들이 개발되었다. 스마트 부표들은 GPS, CDMA, ZigBee과 같은 무선 네트워크 시스템을 가진다. GPS 기술을 사용하면 부표의 위치나 주변 환경에 대한 추적이나 관찰을 할 수 있다. 그러나 고정 부표에 사용되는 GPS 시스템은 비싼 비용과 많은 양의 전력을 소모한다. 많은 부표들은 ZigBee를 사용하여 전력소비를 급격하게 줄인다. 본 논문에서는 적은 데이터 전송과 적은 전력소모를 가진 추적가능 부표 시스템을 소개한다. 제안하는 프로토콜은 시스템의 변경없이 비정상적인 움직임을 찾고 추적 가능한 정보 모을 수 있는 장점을 가진다. 2개의 추가적인 비트와 가입요청 메시지들이 추적 가능한 부표시스템에 사용된다. 제안하는 프로토콜은 페트리넷으로 모델링하였고 도달 가능성을 증명한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A buoy is a float attached by chain to the seabed to mark channels in a harbor or underwater hazards and can be classified into two major types as autonomous buoys and fixed buoys. When there is high demand such as marking channels in a harbor, monitoring ecology of ocean and environmental monitorin...

주제어

#buoy   #ZigBee   #trackable buoy   #buoy monitoring system   #GPS system  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 그림 1은 다양한 통신 시스템을 사용하는 고정형 부표시스템의 예이다. 본 논문에서는 현재의 부표시스템의 특징을 고찰하고 문제점을 완화시킬 수 있는 프로토콜을 제안한다.
  • 본 연구에서는 기존의 무선 부표시스템의 분실 문제를 완화시킬 수 있는 무선 부표용 송수신 프로토콜을 제안한다. 제안한 방식은 기존의 무선 부표 시스템과 비교하여 적은 변경으로도 분실 방지를 위한 정보를 획득 할 수 있는 특징을 가진다.

가설 설정

  • 본 논문에서 제안하는 고정형 부표 시스템에는 표준을 준수하는 ZigBee 사용한다고 가정한다. 또한 부표와 VTS(vessel Traffic Service)와의 통신은 [14]의 통신규격을 따르며, ASM(Application Specific Messages) 규격을 사용하는 것으로 가정한다.
  • 본 논문에서 제안하는 고정형 부표 시스템에는 표준을 준수하는 ZigBee 사용한다고 가정한다. 또한 부표와 VTS(vessel Traffic Service)와의 통신은 [14]의 통신규격을 따르며, ASM(Application Specific Messages) 규격을 사용하는 것으로 가정한다.
  • 위험모드가 되면, 다시 말해 SB(1,0)이 전송되면, 모든 노드사이에 통신이 빈번해지고 추적 메시지와 같은 추가적인 메시지가 발생하기 때문에 시스템의 부하가 걸리고 각 부표는 과도하게 에너지를 소비하게 된다. 에너지 소비를 막기 위하여 비정상 부표의 확인 작업 없이 무작정 정상모드로 환원시키는 것도 위험하다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 사용하는 것이 SB(1,1)이다.
  • SB(0,1)은 정상 상태 중 재설정(re-build)을 의미한다. 재설정은 부표 중 고장으로 인한 부표의 대체 혹은 필요에 의해 ZigBee의 트리 구조가 재구성됨을 의미한다. 이러한 경우 기존의 ZigBee를 이루는 노드들 중, 일부 노드의 탈퇴 혹은 가입이 이루어지게 되고, 이는 부표의 비정상적인 이동으로 오인될 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
부표의 역할은? 부표(buoy)는 부표는 항구나 해양의 위험물을 표시하기 위하여 체인(chain)에 의해 묶여진 부양물체로 수상 교통 시설 중의 하나이다. 부표는 항만이나 하천 등 선박이 항행하는 위치 수면에 띄워 항로 안내, 암초의 위치 등을 알리거나 해양의 생태환경과 해양 정보를 관찰하기 위하여 사용된다.
부표란? 부표(buoy)는 부표는 항구나 해양의 위험물을 표시하기 위하여 체인(chain)에 의해 묶여진 부양물체로 수상 교통 시설 중의 하나이다. 부표는 항만이나 하천 등 선박이 항행하는 위치 수면에 띄워 항로 안내, 암초의 위치 등을 알리거나 해양의 생태환경과 해양 정보를 관찰하기 위하여 사용된다.
표준형부표 제작 및 품질관리 기분에 관한 규정의 목표는? 우리나라에서 사용되고 있는 부표의 종류는 11가지 정도이며, 부표의 크기 및 종류는 2015년에 공표 된 ‘표준형부표 제작 및 품질관리 기분에 관한 규정’에 명시되어 있다. 이 규정은 ‘항로 표지법’ 제5조 제3항에 의하여 항로표지용 표준형 등부표와 부표의 제작·수리 및 설치·관리에 필요한 기준을 정함을 목적으로 한다[2].
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참고문헌 (15)

  1. 권원현, “원격탐지기능을 갖는 무선부표시스템,” 한국통신학회논문지, Vol. 36, No. 5, pp. 549-556, 2015. 

  2. "표준형부표 제작 및 품질관리 기분에 관한 규정," 해양수산부, 2015. 

  3. Gim, O. S., "Study on the Flow Control behind the Marine Cylindrical Floating Structures," PhD Thesis, 2008. 

  4. 류연철, 성유창, 이경우, “행상계측용 소형 부표 설계를 위한 수치 시뮬레이션,” 해양안전학회지, Vol. 19, No. 5, pp. 497-502, 2013. 

  5. David G. Itano, "Super Superseiner", SCTB15 Working Paper, University of Hawaii, 2002. 

  6. Loren Li, "Progress Report #1", Working Paper, University of Victoria, Canada, 2002. 

  7. S. C. Mukhopadhyay and H. Leung, "Low Power Wireless Buoy Platform for Environmental Monitoring," Advanced in Wireless Sensors-Lecture Notes in Electrical Engineering, Vol. 64, pp.25-42, 2010. 

  8. Irie, Hiroki, Mita, et.al, "Measurements System using Drifting Buoy with GPS and Cellular Modem of Tidal Current in an Inland Sea," Proceedings of the 2008 National Technical Meeting of The Institute of Navigation, pp. 935-942, 2008. 

  9. "해상 부표 장치를 이용한 상태정보 송수신 시스템", 한국등록특허 제10-1152016호, 2014. 

  10. ZigBee Alliance, "ZigBee-2007 Specification," ZigBee Document 053474r17, 2008. 

  11. IEEE Computer Society, "IEEE Standard for Information technology Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks Specific Requirements Part 11," IEEE Standards, pp. 1-25, 2012. 

  12. 김봉환, 박창섭, "ZigBee 네트워크에서의 안전한 멤버쉽 프로토콜," 정보보호학회논문지, Vol.23, No.3, pp.405-416, 2013. 

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  13. 우변구, "IALA 해상부표시스템 기준에 따른 우리나라 해상부표시스템의 부표명칭 개선에 관하여", 한국도선사협회지, 여름호, pp. 19-27, 2010. 

  14. 김주영, 최중용, 나중찬, 조현숙, 이병길, "국내 해상교통관제 센터의 요구사항 분석을 통한 차세대 VTS의 항행지원 서비스 시나리오," 한국통신학회논문지, Vol. 38. No. 05, pp.440-451, 2013. 

  15. 정희택, 이도헌, "페트리넷을 이용한 워크플로우 명세의 완료 가능성 및 무결성 검증," 한국정보처리학회 논문지 Vol. 7, No. 7, pp. 2028-2040, 2000. 

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