LoRa 네트워크에서 에너지 효율성을 위한 노드 기반 ADR 메커니즘

학위논문 (석사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 컴퓨터공학부, 2020. 8. 김종권.Recently, as Internet of Things (IoT) systems have increased and Wireless Sensor Network (WSN) has been expanding, studies related to them are increasing. Among them, the interest in long range communication technologies has increased. In this regard, Low Power Wide Area (LPWA) network technologies such as Long Range (LoRa), Weightless, and Sigfox have emerged. Also, various studies related to LoRa and LoRaWAN, which are available in Industrial Scientific and Medical (ISM) bands, are being conducted. In LoRa networks, the nodes are connected to the gateway by one hop to form a start topology. LoRa nodes use the transmission parameters such as Spreading Factor (SF), Transmission Power (TP), Bandwidth (BW), Coding Rate (CR), and Carrier Frequency (CF) to transmit frames. In this process, the frame losses and the collisions between frames may occur because of the channel condition and transmission timing. To alleviate this problem, LoRaWAN utilizes the ADR mechanism to select appropriate transmission parameters considering the channel condition on the node side. In addition, there is the ADR mechanism for allocating the transmission parameters on the server side. The ADR mechanisms maintain the connection between the server and the nodes, and set appropriate transmission parameters. However, these existing ADR mechanisms have some limitations. First, the server side ADR mechanism increases the overhead of the server in proportion to the transmitted frames. Second, it is difficult to quickly and efficiently respond to dynamic channel. Third, the transmission parameters selected by these ADR mechanisms may not be the optimal transmission parameters for energy efficiency. These problems cause large energy consumption of the battery-powered nodes and decrease performance when the channel condition changes dynamically. In this paper, we propose a Node-based ADR Mechanism (NbADR), which is the ADR mechanism for Class A nodes in confirmed mode to minimize the server load and maximize energy efficiency. The proposed mechanism responds quickly to the channel condition based on the downlink pattern and selects the transmission parameters for efficient energy consumption by utilizing Efficiency of Energy (EoE) metric. We analyze the efficiency of the transmission parameters selected through EoE, and conduct extensive experiments. In conclusion, NbADR is more effective in terms of energy efficiency than the existing ADR mechanisms. Additionally, NbADR guarantees throughput of LoRa networks even in dynamically changing channel environments and improves fairness between the nodes.최근 IoT 시스템이 증가하고 무선 센서 네트워크가 넓어지면서 이와 관련된 연구가 증가하고 있다. 그 중에서도 장거리 통신 기술에 대한 관심이 증가하고 있다. 이와 관련하여 LoRa, Weightless, Sigfox와 같은 LPWA네트워크 기술들이 등장하고 있다. 또한, ISM 밴드에서 사용 가능한 LoRa와 LoRaWAN 관련 다양한 연구가 진행되고 있다. LoRa 네트워크에서 노드들은 스타 토폴로지를 구성하기 위하여 게이트웨이와 1홉으로 연결되어 있다. LoRa 노드들은 프레임을 전송하기 위하여 SF, TP, BW, CR, CF와 같은 전송 파라미터를 사용한다. 이 과정에서 채널 상태와 전송 타이밍으로 인한 프레임 손실과 프레임 간 충돌이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 완화하기 위하여 LoRaWAN에서는 노드 측에서 네트워크 상황을 고려하여 적절한 전송 파라미터를 선택하기 위한 ADR 메커니즘을 사용한다. 게다가 서버 측에서 전송 파라미터를 할당하는 ADR 메커니즘이 존재한다. ADR 메커니즘들은 서버와 노드의 연결을 유지하고 적절한 전송 파라미터를 설정한다. 하지만 기존의 ADR 메커니즘들은 일부 한계점을 가지고 있다. 첫 번째, 서버 측 ADR 메커니즘은 전송하는 프레임에 비례하여 서버의 부하를 증가시킨다. 두 번째, 동적인 채널에서 빠르고 효율적으로 대처하기 어렵다. 세 번째, 이러한 ADR 메커니즘들에서 선택된 전송 파라미터들이 에너지 효율성을 위한 최적의 전송 파라미터가 아닐 수 있다. 이러한 문제점들은 배터리로 동작하는 노드들의 큰 에너지 소모를 야기하고 LoRa 네트워크의 채널이 동적으로 변경되는 환경에서 성능을 감소시킨다. 본 논문에서 우리는 서버의 부하를 최소화하며 에너지 효율성을 최대화하는 노드 기반의 ADR 메커니즘인 NbADR을 제안한다. 제안하는 메커니즘은 노드 측에서 전송 받은 다운링크 패턴을 기반으로 채널 상황에 빠르게 대응하고, Efficiency of Energy (EoE) 메트릭을 활용하여 효율적인 에너지 소모를 위한 전송 파라미터를 선택한다. 우리는 EoE 기반으로 선택한 전송 파라미터의 효율성을 분석하고, 광범위한 실험을 진행한다. 결론적으로, NbADR은 기존의 ADR 메커니즘들과 비교하여 에너지 효율성 측면에서 효과적이다. 추가적으로, NbADR은 급격하게 변화하는 채널 환경에서LoRa 네트워크의 처리량을 보장하고 노드 간 공평성을 향상시킨다.Chapter 1 Introduction 1 Chapter 2 Related Work 4 Chapter 3 Preliminaries 7 3.1 LoRa/LoRaWAN 7 3.2 Transmission Parameters 8 3.3 ADR Mechanism 9 Chapter 4 Channel Modeling 10 4.1 Loss 10 4.2 Collision 12 Chapter 5 Node-based ADR Mechanism 14 5.1 Approach for Energy Efficiency 15 5.2 Node-based ADR Mechanism (NbADR) 17 Chapter 6 Evaluation 21 6.1 Simulation Settings 22 6.2 Simulation Results 23 Chapter 7 Conclusion 33 Bibliography 35Maste

용액공정이 가능한 리튬 및 소듐 고체전해질을 이용한 전고체전지

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 화학생물공학부, 2017. 2. 오승모.Bulk-type all-solid-state lithium batteries using sulfide solid electrolytes are considered a very promising solution for tackling the safety challenges associated with conventional lithium-ion batteries. However, further development of solid electrolytes is imperative in order to improve their ionic contacts with active materials, conductivity, scalability of synthesis protocols, and air-stability. A solution-based synthesis process can provide a breakthrough in the architecture and fabrication of composite structures. This study show that a new, highly conductive (4.1×10-4 S cm-1 at 30oC), highly ductile, and dry-air-stable glass 0.4LiI-0.6Li4SnS4 is prepared at 200oC using a scalable method that employs a homogeneous methanol solution. Comprehensive diagnostic analyses reveal that lowering the crystallinity and incorporating large and highly polarizable iodide ions into Li4SnS4 improve the ductility and conductivity. Importantly, the solution process enables the wetting of any exposed surface of the active materials with highly conductive solidified electrolytes (0.4LiI-0.6Li4SnS4), resulting in considerable improvements in electrochemical performances of these electrodes over conventional mixture electrodes. Even though sodium-ion batteries (NIBs), which is another important class of battery type, have been developed extensively due to the advantage of low cost, development of all-solid-state Na batteries (ASNBs) has remained challenging because of relatively low ionic conductivity of Na-ion conductor. Na3SbS4 show high conductivity of 1.1×10-3 S cm-1 which is one of the most promising result so far. Furthermore it remain its structure after dissolving to water or methanol with moderate ionic conductivities. Consequently, sodium-ion conductive coating layers were casted to active material successfully. The results hold great promise for practical all-solid-state technology as well as provide insights into discovering broad classes of solution-processable superionic conductors.1. INTRODUCTION 1 2. BACKGROUND 8 2.1. Basic Principles of Electrochemical Cells 8 2.2. Overview of Bulk-type Inorganic All-solid-state Batteries 11 2.2.1. Conductivity of IonicConductor 11 2.2.2. Electrochemical stability of Solid Electrolytes 13 2.2.3. Electrode Materials for ASSLBs 16 3. EXPERIMENTAL 22 3.1. Material Preparation 22 3.2. Material Characterization 23 3.3. Electrochemical Characterization 26 4. RESULTS AND DISCUSSION 29 4.1. LiI-Li4SnS4: Lithium Ionic Conductor 29 4.1.1. Properties of LiI-Li4SnS4 29 4.1.2. All-solid-state Lithium Batteries using LiI-Li4SnS4 Superionic Conductor 51 4.2. Na3SbS4: Sodium Ionic Conductor 73 4.2.1. Properties of Na3SbS4 73 4.2.2. All-Solid-state Sodium Batteries using Na3SbS4 Superionic Conductor 87 5. CONCLUSION 102 REFERENCES 104 국문 초록 110Docto

A Study on the improvement scheme of the operating of O-2 anchorage at the Busan north port

According to the reclaiming work due to construction of No.2 Lotte world, the alternative pier is under construction in Dongsam-dong Yeongdo-gu to accomodate small boats. As a result of that, 0-2 Anchorage used to bunkering or waiting for berth should be reduced, it is expected that the risk of passage and congestion around the anchorage could be increased because of the traffic of small boat using the alternative pier. This study analyze traffic circumstance and weather condition of anchorage near the Busan inner fairway, and suggest improvement scheme of 0-2 anchorage and procurement of alternative anchorage in order to resolve the problem caused by reduction of 0-2 anchorage. There are couple of ways to resolve congestion & to reduce the risk of traffic at designated area and to adjust the area of new anchorage based on the survey and analysis of weather, traffic situation, and etc. This study suggest to enlarge the 0-2 anchorage 250m toward to inner breakwater, where is used for 0-1 anchorage for quarantine. And the anchorage can be divided into 0-1 & 0-2 to accomodate different size of ships.제 1 장 서론 = 1 1.1 연구의 배경 및 목적 = 1 1.2 연구의 방법 및 범위 = 3 제 2 장 부산북항 자연환경 분석 = 6 2.1 기상개요 = 6 2.2 기상 및 해상 자료 분석 = 8 2.2.1 바람 = 8 2.2.2 조석 = 12 2.2.3 조류 = 15 2.2.4 파랑 = 18 제 3 장 부산 북항 시설현황 및 실태분석 = 23 3.1 시설현황 = 23 3.1.1 수역시설 = 23 3.1.2 외곽시설 = 25 3.1.3 접안시설 = 26 3.2 이용 실태 분석 = 31 3.2.1 선박 입출항 실적 = 31 3.2.2 선박 선종별 실적 = 32 3.2.3 연도별 화물처리 실적 = 33 3.2.4 품목별 화물처리율 = 35 3.3 부산 북항 정박지 사용현황 및 항적분석 = 36 3.3.1 정박지 사용 현항 = 36 3.3.2 통항 선박의 항적 분석 = 39 3.3.3 해역별 이용 현황 조사 = 46 3.4 대체부두 신설 계획 및 접이안 영향 분석 = 47 3.4.1 대체부두 신설 계획 = 47 3.4.2 접이안 영향 분석 = 49 제 4 장 설문조사 및 분석 = 57 4.1 사용자 설문 조사 개요 = 57 4.1.1 설문조사 배경 및 구성 = 57 4.1.2 설문지 내용 = 58 4.2 설문 결과 분석 = 58 4.2.1 예부선 대상 설문 조사 결과 분석 = 58 4.2.2 부산항 도선사 대상 설문 조사 결과 분석 = 80 4.2.3 부산항 VTS센터 관제사 대상 설문 조사 결과 분석 = 83 제 5 장 시뮬레이션에 의한 O-2 정박지 통항 안전성 검증 = 89 5.1 시뮬레이션 실시 조건 및 시나리오 = 89 5.1.1 바람 및 조류 = 89 5.1.2 대상 해역 및 통항 항로 = 90 5.2 선박조종 시뮬레이션 수행 = 91 5.3 시뮬레이션 결과 분석 = 106 제 6 장 O-2 정박지 축소 범위 및 운영 개선 방안 = 108 6.1 O-2 정박지 축소 범위 = 108 6.1.1 정박지 축소 방안 = 108 6.1.2 정박지 축소 방안에 대한 관련 기관 의견 수렴 결과 = 114 6.1.3 O-2 정박지 축소 범위 결정 = 114 6.2 O-2 정박지 운영 개선 방안 = 116 6.2.1 영역적 측면에서의 개선 방안 = 116 6.2.2 해상교통 관제적 측면에서의 개선 방안 = 120 제 7 장 결론 = 124 참고 문헌 = 128 부록 = 12

Programmed Serial Stereochemical Relay and Application in the Synthesis of Morphinans Desymmetrization-Based Asymmetric Total Synthesis of Oxycodone

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 자연과학대학 화학부, 2018. 2. David Yu-Kai Chen.모르핀은 식물로부터 유래된 알칼로이드 천연물로서 복잡한 구조로 인해 유기합성 화학자들로부터 많은 주목을 받아왔다. 첫 장에서는 중간체 50 의 합성을 위해 분자의 비대칭화 과정과 분자 내의 스테레오 센터 이전을 적용하였다. 이를 위해 oxidatative dearomatization, 디엘즈-알더 반응이 이루어 졌으며, 모르핀의 key quaternary center 와 phenanthrene의 핵심구조를 형성하게 된다. 두 번째 장에서는 (중간체 50)를 사용해 모르핀의 유도체인 디하이드로코디논과 디하이드로코딘을 합성 하였다. 이 과정에서 Beckmann 재배열 반응과 호프만 제거반응을 사용하여 알칼로이드 분자의 특징 중의 하나인 질소 원자를 효과적으로 삽입할 수 있었고, 알파 키토 옥시데이션 SN2 반응을 통한 테트라히드로푸란링 합성, 그리고 reductive birch-type detosylation을 이용한 피페리딘링 합성이 진행되었다. 세 번째 장은, 앞서 서술 되었던 합성과 비교하여 더 높은 효율성을 가진 방식이 도입되었다. 이 과정에서 새로운 모르핀 유도체 옥시코돈을 합성 할 수 있었다. 광반응을 사용한 5각형 고리의 합성과 Rovis가 발표했던 asymmetric 비대칭성을 방식을 적용하여 광학활성이 있는 트리옥세인 을 합성 할 수 있었다.Chp 1 Molecular Desymmetrization and Rationally Designed Serial Stereochemical Induction 1 ABSTRACT 2 INTRODUCTION 3 RESULTS AND DISCUSSION 7 1.1 Synthetic investigations in a desymmetrization based approach to biaryl system 27 7 1.2 Point-to-axial stereoinduction 8 1.3 Axial-to-point stereoinduction 9 1.3.1 Temperature-dependent configurational stability study 9 1.3.2 Oxidative dearomatization of biaryl phenols 36a/36a, 36b/36b, 36d/36d and 35c/35c 10 1.4 Point-to-point stereochemical induction 16 CONCLUSION 17 EXPERIMENTAL 19 REFERENCES 66 SPECTRA 68 Chp 2 Synthetic Application of a Quaternary Center Containing Tetracyclic Intermediate in the Total Synthesis of Dihydrocodeinone and Dihydrocodeine 146 ABSTRACT 147 INTRODUCTION 148 RESULTS AND DISCUSSION 153 CONCLUSION 162 EXPERIMENTAL 164 REFERENCES 186 SPECTRA 189 Chp 3 Second Generation Synthesis Key Intermediates En-Route to the Total Synthesis of Dihydrocodeine and Dihydrocodeinone And Asymmetric Total Synthesis of Oxycodone 221 ABSTRACT 222 INTRODUCTION 223 RESULTS AND DISCUSSION 226 3.1 Sencond-Generation Synthesis of Tricyclic Intermediate 111a 226 3.2 Sencond-Generation Synthesis of Tricyclic Intermediate 124 230 3.3 Asymmetric Total Synthesis of Oxycodone 232 CONCLUSION 239 EXPERIMENTAL 242 REFERENCES 275 SPECTRA 278 LIST OF ABBREVIATIONS 327 ABSTRACT (KOREAN) 329 ACKNOWLEDGEMENT 330Maste

금융정책 시뮬레이션의 효과적인 수업방법 탐색 : 협동학습과 개별학습의 비교를 중심으로

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :사회교육과 일반사회전공,1997.Maste

Optimization of Consumer's ESS and Improvement of TOU Pricing for Demand Management

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 공학전문대학원 응용공학과, 2019. 2. 윤용태.국내외 전력판매 사업자들이 적용하고 있는 계시별요금제 (Time of Use, TOU)는 사용량에 따라 계절별·시간대별 각각 두·세단계의 단가를 적용하는 요금제이다. 이는 사용량이 많 은 시간대에는 비싼 요금을, 사용량이 적은 시간대에는 저렴 한 전력요금을 소비자에게 부과함으로서, 최종 소비자의 부하 패턴이 판매사업자가 의도한 방향으로 변화하도록 유도하기 위함이다. 판매사업자의 이러한 부하패턴 유도활동을 수요관리 (Demand Management, DM)라고 한다. 소비자의 최종 목적은 필요한 전력을 충분히 사용하면서 전 력요금을 최소화 하는 것이다. 판매사업자가 TOU 요금제를 시행하면 소비자는 부하시간대이동(Load Shift), 최대수요감소 (Peak Shaving) 등의 수요반응(Demand Response, DR)을 보 인다. 이에 대해 전력요금이 저렴한 시간대에 전기에너지를 저장했다가 필요한 시기에 방전하여 전기에너지를 공급해주 는 에너지저장장치(Energy Storage System, ESS)의 활용은 소비자에게 좋은 대응전략이 될 수 있다. 소비자가 ESS를 활용하면 소비자는 전력요금을 절감할 수 있으며 판매사업자는 지속적인 수요관리의 효과를 거둘 수 있다. 하지만 ESS의 높은 투자비는 소비자가 보편적으로 ESS를 활용할 수 없게 하는 걸림돌이 되고 있다. 따라서 TOU 요금제를 적용받는 소비자의 ESS 활용이, 판매사업자가 의도한 수요관리의 효과성과 소비자의 경제성을 확보하려면 ESS 용량산정과 운영방법에 대한 상세한 연구가 필요하다. 이 논문에서는 소비자의 ESS 투자비와 전력요금에 영향을 미치는 요인들을 분석하여, MINLP(Mixed Integer Nonlinear Programming) 모델로 목적함수를 수립하여 최적화하였다. 이 함수는 개별 소비자의 부하패턴에 맞는 ESS의 최적용량을 산출할 뿐만 아니라 각 시간별 충방전 스케줄을 산출할 수 있다. 이 산식들을 GAMS 프로그램으로 구현한 뒤 소비자의 실재 수요데이터를 적용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그러나 시뮬레이션 결과, 한국에서 현재 적용중인 TOU 요금단가는 소비자가 ESS를 활용할 충분한 편익을 주지 못했다. 따라서 이 한계점을 극복하기 위해 TOU 요금단가를 개 선하는 방법을 제안하였고, 개선한 TOU 단가를 적용하여 다 양한 부하패턴 소비자의 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 개선된 TOU 요금제도는 소비자에게 ESS를 활용할 충분한 유인을 제공하며, 판매사업자에게 지속적인 수요관리의 효과 를 줄 수 있음을 증명하였다.Time of use(TOU) pricing, which is applied by domestic and overseas electric power sales companies(utilities), is a tariff that applies two or three step rates for each season and hour according to usage. This is to induce the end-use consumers to change the load pattern in the direction intended by imposing an expensive charge at a high usage time and an inexpensive electric charge at a low usage time. These load pattern inducing activities of utilities are called Demand Management(DM). The ultimate goal of the consumer is to minimize the electricity bill while fully utilizing the required power. When the TOU pricing is implemented by power companies, the consumer reacts by Demand Response(DR) like load shift and peak shaving. The use of an Energy Storage System(ESS), which stores electric energy at a time when the electricity rate is low and discharges it at a necessary time, can be a good strategy. When the consumer uses the ESS, a consumer can reduce electricity bills and electric utilities can gain a sustainable demand management effect. However, the high investment cost of ESS is a stumbling block for consumers to universally utilize ESS. Therefore, the detailed study is required for the ESS utilization of demand-side under TOU pricing to secure the economical benefit of consumer and demand management effect of utility. In this paper, the factors influencing the ESS investment cost and the electricity price of the consumer are analyzed, and the objective function and constraints with MINLP (Mixed Integer Nonlinear Programming) model are optimized. These functions calculate not only the optimum capacity of the ESS to fit on the load patterns of individual consumers, but also each hourly charging or discharging schedule for each day, each season. After these equations are implemented in GAMS program, simulations were performed by applying actual demand data of consumers. However, as a result of simulations, the current unit price of TOU pricing applied in Korea cannot provide enough benefits for consumers to utilize an ESS. Therefore, to overcome this limitation, this paper proposes a method to improve the unit price of TOU, and simulates for various load pattern consumers by applying the improved TOU unit price. As a result, the improved TOU pricing has proven that the ESS utilization of demand-side is beneficial to the consumer and provides sustainable demand management effect to power companies.제 1 장 서론 제 2 장 모델의 수식화 제 1 절 모델 개요 및 목적 함수 제 2 절 제약조건 제 3 장 사례 시뮬레이션 제 1 절 시뮬레이션 기초 데이터 제 2 절 현재 TOU 기반 시뮬레이션 제 4 장 TOU 개선 및 시뮬레이션 제 1 절 효과적인 수요관리를 위한 TOU 개선 제 2 절 개선 TOU를 활용한 부하패턴별 시뮬레이션 제 5 장 결론 참고문헌 AbstractMaste