초록 ▼

□ 연구개요
현대 인류는 5G, Wi-Fi와 같은 기술을 개발해 고속의, 끊김 없는 통신을 사용하고 있다. 즉, 휴대폰 하나로 간단히 통화, 문자를 주고받는 차원을 넘어 고화질 동영상을 주고받고 인터넷과 메신저를 통해 만인이 연결되어 있다. 이에 반해 수중 환경에서 통신은 지상에서 데이터 송수신 매체인 전파를 사용할 수 없다는 점, 필연적으로 사용하게 될 음파의 특성이 전파와 큰 차이를 보이는 점, 그리고 음파의 특성이 수중의 물리적 환경에 의해서 크게 변한다는 점 등 여러 가지 요인에 의해 발전이 더디다. 따라서 본 연구과제

□ 연구개요
현대 인류는 5G, Wi-Fi와 같은 기술을 개발해 고속의, 끊김 없는 통신을 사용하고 있다. 즉, 휴대폰 하나로 간단히 통화, 문자를 주고받는 차원을 넘어 고화질 동영상을 주고받고 인터넷과 메신저를 통해 만인이 연결되어 있다. 이에 반해 수중 환경에서 통신은 지상에서 데이터 송수신 매체인 전파를 사용할 수 없다는 점, 필연적으로 사용하게 될 음파의 특성이 전파와 큰 차이를 보이는 점, 그리고 음파의 특성이 수중의 물리적 환경에 의해서 크게 변한다는 점 등 여러 가지 요인에 의해 발전이 더디다. 따라서 본 연구과제에서는 수중 통신에서 음파의 느린 전파 속도 때문에 발생하는 동기화 문제를 해결하고, 낮은 주파수 대역에서 변조를 연구하여 용량 증대를 꾀한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구 과제는 수중 셀룰러 네트워크에서 용량 증대를 위한 핵심 기술 연구에 관한 것이다. 본 연구 과제에서는 수중 셀룰러 네트워크에 연결된 사용자들의 시간을 동기화 하는 기술을 연구하여 메시지 전송 효율을 증대 시켰다. 수중 동기화에 이용되는 기존 방식인 DA-Sync 방식은 도플러 효과를 이용해 동기화를 수행하는 방법이다. 하지만 메시지 교환 시 등가속도운동을 해야 한다는 가정은 음파의 수중 전파속도를 고려할 때 실제적이지 못하다. 이와 같은 기존 방식을 개선하기 위해 본 연구과제를 통해 도출된 V-Sync 방식은 노드와 기지국의 현재 시간, 노드의 속도를 이용하여 빠른 동기화가 가능하게 되었다.
또한 수중 용량 증대를 위해 필요한 고속 변조인 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)기술과 SIM(Subcarrier index modulation)-OFDM 기술을 연구하였다. OFDM에서 큰 문제가 되는 PAPR(Peak-to-Average power Ratio)를 저감시키기 위해 주파수 기반 부분 전송 수열 기술을 연구하였다. 기존 부분 전송 수열 기술은 자원을 비연속 할당하는 경우에 성능이 크게 열화되었다. 이를 극복하기 위해 본 연구과제에서는 복소공액(complex conjugate)과 주파수 영역 자기 상관 함수를 이용한 새로운 위상 회전수열을 제안함으로써 PAPR을 효과적으로 저감하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
2019년 1월, 한국해양수산개발원이 발간한 “2019 KMI 해양수산 전망대회 특별호”에서는 스마트 자동화 항만, 스마트 양식장등의 기술이 미래 해양 수산업 과제로 언급되고 있다. 항만, 양식장과 더불어 해양에 매장되어 있는 자원의 양, 추후 수중 도시의 가능성을 고려해볼 때 수중에서 통신이 가능한 셀룰러 네트워크는 그 필요성이 시간이 갈수록 증대될 것이다. 본 연구과제에서는 수중 셀룰러 네트워크에 관한 연구를 수행함으로써 미래 수중 네트워크 구축 시 필요한 기초 연구 결과를 확보하였다. 이는 수중 통신, 수중 센서 모니터링 네트워크과 같은 방향으로 진화할 수 있으며 그 응용은 양식장, 항만을 넘어 탐사, 수중 무인정의 자율주행 및 무인정 데이터의 자동 업데이트 등 다양하게 이어질 수 있다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 6
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 12