수중음향 통신모뎀 및 네트워크 알고리듬 성능 시험을 위한 실시간 도플러 변이 채널 시뮬레이터 구현

Abstract

선박해양플랜트연구소에서는 해양수산부의 지원으로 장거리 수중음향 통신 모뎀 및 네트워크 시스템 개발 연구를 수행 중에 있으며, 개발된 장거리용 수중음향 모뎀을 이용하여 2018년 3월 거제도 남향 해역에서 네트워크 성능 시험을 수행한 바 있다. 실해역시험은 많은 비용과 시간이 소요될 뿐만 아니라 연구 목표 성능인 10m/s의 모뎀 이동에 따른 도플러 변이 채널 등 다양한 수중 환경 및 운용 조건에서 시스템을 검증하기에는 많은 위험이 따르게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 도플러 변이 채널을실시간으로 모사할 수 있는 채널 시뮬레이터를 개발하였으며, 모뎀 성능 검증을 위한 일대일 채널 시뮬레이터와 네트워크 성능 검증을 위한 N:N 채널 시뮬레이터로 구성되어 있다. 일대일 채널 시뮬레이터는 모뎀이 일정한 구간을 왕복 운동하는 경우를 가정하여 직접파 및 여러 경로로 도달하는 반사파의 도플러 변이 채널을 모사할 수 있으며, N:N 채널 시뮬레이터는 Random way-point model을 따라 기동하는 모뎀 간의 시간지연과 도플러 채널을 실시간으로 구현한다. 연속 순음 신호 및 버스트 신호를 이용하여실시간 도플러 변이 채널 시뮬레이터의 성능 검증 시험을 수행함으로써 주파수 편이, 시간 지연 등 주요 성능이 구현되고 있음을 확인하였다.