I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   1 9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 ,   pp .   1556 ~ 1563   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 19 .i 3 . pp 155 6 - 1563             1556       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   D e v e l o p m e n t   o f   m a r i n e   o b ser v a t i o n   sy st e m   u si n g   L PW A   c o m m u n i c a t i o n   sy st e m   f o r   m a r i n e   I o T   ser v i c e       Se - H o o n   K i m 1 ,   M i n - H o   J e o n 2 ,   Y e o n - Ju   Jo 3 ,   C h an g - H e o n   O h 4   1 C o r po r a t e   T e c hno l o gy   I ns t i t u t e ,   C o m pa ny   o f   T e c hno l ogy   a nd  I nf or m a t i o E m o t i o n,   K o r e a     2 , 3 C o r po r a t e   T e c hno l o gy   I ns t i t u t e ,   C o m pa ny   o f   R a di o   C o m m uni c a t i o N e t w o r k ,   K o r e a     4 S c ho o l   o f   E l e c t r i c a l ,   E l e c t r o n i c s   a n d   C o m m u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   K o r e a   U n i v e r s i t y   o f   T e c h no l o g y   a n d   E d u c a t i o n ,   K o r e a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   F e b   10 ,   2 0 20   R e v i s e Ma r   9 ,   20 20   A c c e pt e A p r   5 ,   20 20       B e c a us e   o c e a ns   a c c o unt   f o r   70. 8%   o f   t he   E a r t h' s   s ur f a c e ,   v a r i o us   I nt e r ne t - of - T hi ng s   ( I o T )   a ppl i c a t i o ns   f o r   t h e   m a r i ne   i nd us t r y   a r e   be i ng   r e s e a r c he a nd   de v e l o pe d .   T he   s uc c e s s   o f   a I o T   t e c hno l o gy   i t he   m a r i t i m e   i ndu s t r y   de pe n ds   o t he   l o c a t i o t r a c ki ng   t e c hno l o gy   us e a nd  ho w   f a r   i t   c a c om m uni c a t e .   I t hi s   s t udy ,   w e   i m pl e m e nt e a   m a r i ne   o bs e r v a t i o s y s t e m   us i ng   l o w   po w e r   w i de   a r e a   ( L P W A )   c o m m uni c a t i o t e c hno l o gy   t o   pr o v i de   m a r i t i m e   I o T   s e r v i c e s .   T he   p r o po s e m a r i ne   o bs e r v a t i o s y s t e m   c ons i s t s   o f   a   m a r i ne   I o T   m o dul e   a n a o c e a o bs e r v a t i o m o ni t o r i ng   s y s t e m .     T he   i nf o r m a t i o c o l l e c t e i s   G P S   i nf o r m a t i o a nd  c o m m uni c a t i o s i g na l   r e c e pt i o s t r e ng t h.   A s   a   r e s u l t   o f   a a c t ua l   f i e l t e s t ,   w e   w e r e   a b l e   t o   o bt a i n   t he   di s t a nc e   t o   t he   g a t e w a y   b y   m e a s ur i ng   t he   po s i t i o t hr o ug t he   m a r i ne   I o T   m o dul e ,   a nd  w e   f o und  t ha t   t he   i n t e n s i t y   o f   c o m m uni c a t i o w a s   pr o po r t i o na l   t o   t h e   c ha ng e   i s e a   l e v e l .   Ke y w or d s :   L oc a t i o t ra c ki n g   L ow   pow e r   w i de   a r e a   M a r i n e   o b s e r v a t i o n   M a r i t i m e   IO T   s e r v i c e   S h i r e s o ur c e   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Cha n g - H e o n   O h ,   S c h o o l   of   E l e c t ri c a l ,   E l e c t r o ni c s   a n d   Co m m u n i c a t i o n   E n gi n e e r i n g ,     K o r e a   U n i v e r s i t y   of   T e c h n o l o g y   a n E duc a t i o n ,   1600,   C h u ngj e o l - r o ,   By e o n gc h e o n - m y e o n ,   D o n g na m - gu,   C he o n a n - s i ,     Chu n gc h e o n g n a m - do ,   31253   R e pub l i c   of   K o r e a .   E m a i l :   c h o h @ k o r e a t e c h. a c . k r       1.   I N TR O D U C TI O N     R e c e n t l y ,   v a r i o us   Int e rn e t - of - T h i ngs   (Io T a pp l i c a t i o n s   ha v e   e m e r ge d,   a n t h e r e   ha s   b e e n   a   s i g n i f i c a n t   i n c r e a s e   i n   t h e   n um b e r   o f   d e v i c e s   us e d   i n   e v e r y da y   l i f e   a n i n d us t r y   [1 - 4].   S t a t i s t a ,   a   s t a t i s t i c s - s pe c i a l i z e a ge n c y ,   e s t i m a t e s   t h a t   by   2025,   75. b i l l i o n   I o T   de v i c e s   w i l l   b e   di s t ri b ut e w o r l dw i de   [5].   T h e r e f o r e ,   v a ri o us   s t udi e s   a r e   u n de r w a y   t ha t   a r e   i n v e s t i g a t i ng  Io T   c ha r a c t e r i s t i c s ,   i n c l ud i n l o w   p ow e r   c o m m uni c a t i o n ,   p l a t f o r m s ,   b i da t a ,   a nd  t h e   c l o ud  [2 6 - 9] .   L P W A   t a r ge t s   l o w - da t a   s pe e d,   l o w - p ow e r ,   a n l o w - t h r o ug h   a pp l i c a t i o n s ,   a n d   c a n   b e   c o n n e c t e a s   f a a s   t e ns   o f   ki l o m e t e r s   us i n g   a   s ub - G H z   b a n d,   w h i c h   i s   l e s s   c o n ge s t e t ha n   t h e   t r a di t i o na l   I n dus t r y ,   S c i e n c e ,   M e di c a l   (IS M b a n [10 ,   11] .   A l t h o ug h   v a r i o us   s t udi e s   a n de v e l o pm e n t s   ha v e   b e e n   m a de   o n   L P W A   b a s e Io T   a p pl i c a t i o p r o gra m s ,   r e s e a r c h   a n d   de v e l o pm e n t   o de v i c e s   fo r   a p pl i c a t i o n   t o   t h e   m a ri n e   e n v i r o n m e n t   ha v e   n o t   b e e n   c o n duc t e y e t   [12 - 14].   In   t hi s   s t udy ,   w e   de ve l o pe d   a   m a r i n e   o bs e r v a t i o n   s y s t e m   t a ppl y   L P W A - b a s e d   Io T   a ppl i c a t i o n s   t o   a   m a ri n e   e n v i r o nm e nt .   W e   e v a l ua t e t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   d e ve l o p e s y s t e m   us i n t h e   c o l l e c t e i n f o r m a t i o n.   A s   a   r e s ul t   o f   a c t ua l   f i e l e xpe r i m e nt s ,   w e   de t e r m i n e t h e   po s i t i o n   o f   t h e   m a r i n e   Io T   m o dul e   us i n G P S   i n f o r m a t i o n.   F u rt h e r ,   i t   i s   s h o w n   t ha t   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   e a c h   o t h e r   c a b e   ob t a i n e b y   us i n t h e   G P S   d a t a   of   t h e   ga t e w a y   a n b uoy .   A s   a   r e s ul t   o f   t h e   c o m pa r i s o b e t w e e n   t h e   s e a   l e v e l   c h a nge   da t a   a n d   t h e   r e c e pt i o n   i n t e n s i t y   t hr o ug h   t h e   L P W A   c o m m uni c a t i o n,   i t   w a s   f o un t ha t   t h e   c h a nge   i n   t h e   s e a   l e v e l   c a n   b e   ob s e r ve d   us i n t h e   r e c e pt i o n   i nt e n s i t y   of   t h e   c o m m uni c a t i o n .   U s i n t he s e   r e s ul t s ,   i t   i s   po s s i b l e   t o   ob s e r ve   t h e   oc e a n   b y   c o l l e c t i n v a ri o us   i n f o r m a t i o n   r e ga rdi ng  n e a r b y   oc e a n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e v e l opm e nt   of   m ar i n e   obs e r v at i on  s y s t e m   us i ng  L P W A   c om m uni c a t i o s y s t e m   f or   m ar i n e   ( Se - H oon   K i m )   1557   T h e   r e s t   o f   t h i s   pa pe r   i s   o r g a n i z e a s   f o l l o w s .   In   S e c t i o n   2,   w e   de s c r i b e   a   m a r i n e   Io T   m o dul e   t ha t   c o l l e c t s   i n f o r m a t i o n   f r o m   t h e   p r o po s e s y s t e m .   S e c t i o n   e xpl a i n s   m a r i n e   o b s e r v a t i o n   s y s t e m s   b a s e o n   t h e   m a ri t i m e   Io T   m o dul e .   I S e c t i o n   4,   w e   c o n s t r uc t   a   t e s t   e n v i r o nm e n t   t o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   de ve l o pe s y s t e m   a nd  t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   de ve l o p e d   s y s t e m   i s   e v a l ua t e d.   F i na l l y ,   w e   pr o v i de   t h e   c o n c l us i o n s   i t h e   l a s t   s e c t i o n.       2.   D EV ELO P M EN O F   E Q U I P M EN T   A N D   C O M M U N I C A TI O N   L P W A   i n c l ude s   S i gF o x,   L oR a ,   W e i gh t l e s s ,   a n I n ge n us i n t h e   169 ,   433 ,   868/ 9 15  M H z ,   a n 2. 4   G H z   un l i c e n s e b a n ds ,   r e s pe c t i v e l y ;   a n L T E - M ,   E C - G S M ,   a n N B - Io T   us i ng  l i c e n s e b a n ds   de pe n d i n o n   t h e   o pe r a t i n g   a r e a .   M a j o r   L P W A   t e c hn o l o gi e s   a n t h e i r   c ha r a c t e r i s t i c s   a r e   s h o w n   i pl e a s e   r e f e r   t o   t h e   fo l l ow i n g   pa pe r.   [ 12 ,   13 - 21].     P ri o r   t o   de v e l o p i ng  t h e   m a ri t i m e   o b s e r v a t i o n   s y s t e m ,   w e   de v e l o pe a   m a ri ne - s pe c i f i c   Io T   m o d u l e   b a s e o n   L P W A .   T hi s   m o du l e ,   w hi c h   i s   s pe c i a l i z e f o r   us e   i n   t he   o c e a n,   c a b e   u nde rs t o o d   us i ng  t h e   c i rc u i t   s h o w n   i n   F i g u re   a n F i g u r e   2 .   T he   po w e r   s o u r c e   i s   o pe ra t e d   us i ng  a   m a g ne t   t o   p re v e nt   l e a k a ge   c a us e b y   t h e   po w e r   s o u r c e   o f   t h e   Io T   de v i c e   p l a c e i t he   s e a .   S i n c e   i t   i s   us e d   i n   t he   o c e a f o a   l o n g   t i m e ,   t h e   M CU   c a c o nt r o l   t h e   po w e t o   t h e   G P S ,   s uc t ha t   i t   c a re c e i v e   i t s   po s i t i o a t   t h e   o p t i m i z e d   po s i t i o i t he   a rra nge d   pl a c e .             F i gu r e   1 .   P o w e r   s o ur c e   c i r c ui t           F i gu r e   2 .   G P S   c o nt r o l   c i r c ui t   by   M CU       T h e   M CU   us e s   S T M 32L 152R E   f r o m   t h e   S T M   c o m pa n y ,   a n t h e   G P S   m o dul e   us e s   M A X - M 8Q   f r o m   t h e   u - b l o c o m pa n y   t o   r e duc e   t h e   po s i t i o n   e rr o r   us i n A - G P S .   T h e   L P W A   m o dul e   w a s   m a de   b y   S a m t e c h ' s   S X 1276  R F   m o dul e .   W e   h a v e   de v e l o pe s of t w a r e   t o   dr i v e   t h i s   m o dul e .   F i gu r e   i s   a   b l o c k   di a g ra m   o f   t h e   s o f t w a r e   f un c t i o n s   i n   t hi s   m o dul e .   T h e   i nt e rf a c e   w a s   d e s i gn e us i ng  i nt e r l o c ki ng  e qui p m e n t   a n a i nt e rna l   m o dul e ,   a n d   t h e   e xe c ut i o c o n c e pt   w a s   de s i g n e b y   un i t   s o f t w a r e   [22 ,   23] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     15 56   -   15 63   1558       F i gu r e   3 S o f t w a r e   b l o c di a g r a m   f o r   m a r i t i m e   Io T   m o dul e   b a s e o n   L P W A       3.   M ET H O D   F O R   M A R I TI M O B S ER V A TI O N   T h e   m a ri n e   Io T   m o dul e   w a s   us e t o   de v e l o m a r i n e   c o n t r o l   s y s t e m s .   F i gu r e   s h o w s   t h e   c o n f i gur a t i o n   o f   t h e   oc e a n   o bs e r v a t i o n   s y s t e m   pr o po s e i n   t h i s   p a pe r .   T h e   m a ri n e   o b s e r v a t i o n   s y s t e m   r e c e i v e s   da t a   f r o m   a   n u m b e r   o f   m a ri n e   Io T   m o dul e s .   I n   o r d e r   t o   r e c e i v e   da t a   f r o m   a   p l u ra l i t y   of   m a ri n e   Io T   m o dul e s ,   c o m m uni c a t i o n   i s   pe r f o r m e by   di v i di n t h e m   i nt o   a   r e gi s t ra t i o n   p a c ke t   a n a   r e que s t   pa c ke t .   F i gu r e   s h ow s   t h e   c o m m u n i c a t i o n   p r o c e dur e .   T h e   da t a   c ol l e c t e by   t h e   m a ri n e   Io T   m o dul e   i s   G P S   da t a .   G P S   da t a   a r e   r e c e i v e d,   a n l a t i t ude   a nd  l o n g i t u de   a r e   t ra n s m i t t e t o   t h e   o c e a n   o b s e r v a t i o n   s y s t e m .   T h e   o c e a n   ha s   a   h i g h   t i de   a n a   l o w   t i de ,   s o   t h e   po s i t i o n   of   t h e   m a ri n e   Io T   m o dul e   f i xe o n   t h e   f l oo r   c h a n ge s   i n c r e m e n t a l l y ,   a nd  t h e   r e c e pt i o n   i n t e n s i t y   of   t h e   s i g na l   ge n e ra t e i t h e   c o m m u ni c a t i o n   c h a n ge s ,   f a c i l i t a t i n g   ob s e r v a t i o n   o f   t h e   oc e a n .   I n   t hi s   s t udy ,   o n l y   i n fo r m a t i o n   of   G P S   i s   r e c e i ve by   t h e   m a r i n e   Io T   m o dul e ;   h o w e ve r ,   v a r i o us   m o dul e s   r e qui r e d   f o r   o c e a n   o b s e r v a t i o c a b e   a t t a c h e d,   a n d   i n f o r m a t i o c a b e   r e que s t e d.           F i gu r e   4 .   Co n f i gu r a t i o o f   o c e a n   o b s e r v a t i o s y s t e m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e v e l opm e nt   of   m ar i n e   obs e r v at i on  s y s t e m   us i ng  L P W A   c om m uni c a t i o s y s t e m   f or   m ar i n e   ( Se - H oon   K i m )   1559       F i gu r e   5 .   Co m m u n i c a t i o n   p r o c e dur e   f o r   da t a   c o l l e c t i o n       4.   R ES U LT  A N D   D I S C U S S I O N   T h e   e xpe r i m e nt   w a s   c o n duc t e w i t h   r e f e r e n c e   t o   da t a   f r o m   pub l i c a t i o n s   p r o v i de by   L i n e l i u m d,     a   E u r o pe a n   L oR a W A N   h a r dw a r e   pr o v i de r ,   a n pa pe r s   r e l a t e t o   p e r f o r m a n c e   w h e n   L o R a W A N   w a s   a ppl i e i n   a   c i t y   c e n t e r   [15 ,   16 ,   24 ,   25] .   T h e   e xpe r i m e nt a l   e n v i r o nm e n t   w a s   c o n s t r uc t e t o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   pr o po s e d   m a r i n e   Io T   m o dul e   b a s e m a ri n e   ob s e r v a t i o n   s y s t e m   us i n L P W A   c o m m u n i c a t i o n.     T h e   e xpe r i m e nt a l   e n v i r o n m e n t   i s   c o m po s e of   a n   L o S   s t a t e .   T h e   ga t e w a y   i n s t a l l e i n   t h e   e xpe r i m e nt a l   e n v i r o n m e n t   w a s   i n s t a l l e a b o ut   10  m   f r o m   t h e   g r o un d .   T h e   pa c ke t   w a s   t r a n s m i t t e u n de r   t h e   c o n t r o l   of   t h e   m a ri n e   ob s e r v a t i o n   s y s t e m .   In   o r de r   t o   c h e c t h e   m e s s a ge   l o s s ,   t h e   n u m b e r   o t r a n s m i s s i o n s   a n t h e   n um b e of   r e c e i v e r s   w e r e   m e a s u r e d.   T h e   t ra n s m i s s i o n   ra t e   w a s   i m p r o v e t hr o ug h   o n e   A c m e s s a ge .   T h e   m a i n   pa r a m e t e r s   o f   L P W A   us e i t h e   e xpe r i m e n t   a r e   s h o w n   i n   T a b l e   1.       T a b l e   1 .   M a r i t i m e   Io T   m o dul e   pa ra m e t e v a l ue s     P a ra m e t e r   V a l u e   F re q u e n c y   9 1 8 . 3   M H z   S p r e a d i n g   F a c t o r   12   Ba n d w i d t h   1 2 5   k H z   Co d i n g   Ra t e   4 / 5   T ra n s m i t   P o w e ( u p l i n k / d o w n l i n k )   14  d Bm / 2 0   d B m   A n t e n n a   G a i n   2   d Bi       T h e   e xpe ri m e n t   w a s   c a rr i e o ut   i J a n g h e u ng  C i t y ,   S o ut J e o l l a   P r o v i n c e ,   K o r e a .   F i gu r e   s h o w s   t h e   c o n f i gur e e xpe ri m e nt a l   e n v i r o nm e n t .   T h e   g a t e w a y   i s   i n s t a l l e o t h e   s e c o n f l oo r   o f   t h e   b ui l di n g .     T o   pe r f o r m   s e r i a l   c o m m u ni c a t i o n,   t h e   m a r i n e   o b s e r v a t i o n   s y s t e m   i s   i n s t a l l e n e x t   t o   t h e   ga t e w a y .   T h e   m a ri n e   Io T   m o dul e   i s   i n s t a l l e i n   a   s pe c i a l   c a s e .   M a ri n e   Io T   m o dul e s   a r e   de pl o y e i n   t h e   s e a   us i n g   s h i ps .           F i gu r e   6 .   A c t u a l   e xpe ri m e n t   e n v i r o n m e n t         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     15 56   -   15 63   1560   A f t e r   e s t a b l i s h i ng  t h e   e xpe r i m e nt a l   e n v i r o nm e nt ,   t w o   e xpe r i m e n t s   w e r e   c o n duc t e d.   T h e   f i r s t   e xpe r i m e nt   m e a s u r e s   t h e   c o m m u n i c a t i o n   s i g n a l   s t r e n gt h   o v e r   d i s t a n c e ,   a n c o n f i rm s   w h e t h e r   c o m m u ni c a t i o i s   po s s i b l e   up  t o   10  km .   T h e   s e c o n d   e xpe r i m e n t   i s   t o   c o n f i rm   t ha t   t h e   m a r i n e   Io T   m o dul e   p l a c e o n   t h e   s e a   r e c e i v e s   t h e   t i m e - v a r y i n g   da t a ,   a n d   i t   i s   i de n t i c a l   t o   t h e   o c e a c ha n ge .   T hr e e   m a ri n e   Io T   m o dul e s   w e r e   us e d   fo r   t h e   di s t a n c e   t e s t .   T h e   t hr e e   m o dul e s   h a v e   t h e   ID s   T N I0 0003,   T N I0000 4,   a n d   T N I 00005 .   T h e   T N I0 0004   a n T N I00 005  m o dul e s   w e r e   us e d   fo r   c o m m u n i c a t i o n   s i g na l   s t r e n g t h   e xpe ri m e n t s .   T h i s   t e s t   w a s   pe r f o r m e a t   di s t a n c e s   of   km   a n 1 km   f r o m   t h e   g a t e w a y .   T h e   r e c e p t i o n   r e s ul t s   m e a s u r e a t   e a c h   di s t a n c e   a r e   s h o w n   i n   F i gu r e   7   a nd  8 .     Th e   a c t ua l   po s i t i o n   o t h e   m a ri n e   Io T   m o dul e   w a s   t r a c k e us i n t h e   G P S   di s t a n c e   c a l c ul a t i o n   fo r m u l a   f o r   t h e   l o c a t i o da t a   o f   t h e   ga t e w a y   a n t h e   G P S   d a t a .   T o   c a l c ul a t e   d i s t a n c e   us i ng  G P S   i n f o r m a t i o n,   w e   n e e t o   c a l c ul a t e   t h e   h o r i z o n t a l   d i s t a n c e   a n t h e   v e r t i c a l   d i s t a n c e   by   us i n t h e   ha r d n e s s   a n d   l a t i t ude .     T h e   h y p o t e n us e   i s   t h e n   f o un d   us i n g   P y t h a go ra s ’  t h e o r e m .   A s   s h o w n   i n   ( 1 )   t o   ( 4 )   a r e   f o r m u l a s   f o r   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   t w o   p o i n t s .   A s   a   r e s ul t   of   m e a s ur i n t h e   di s t a n c e ,   i t   w a s   c o n f i r m e t ha t   t h e   m a ri n e   Io T   m o dul e   T N I00004   pl a c e a t   km   w a s   a c t u a l l y   l oc a t e a t   a   di s t a n c e   of   6. km ,   a nd  t h e   m a ri n e   Io T   m o dul e   T N I 00005   pl a c e a t   10  k m   w a s   l o c a t e a t   a   di s t a n c e   o f   11. k m .   T h e   s i g n a l   r e c e pt i o n   s t r e n g t h   o f   T N I00004  i s   - 123  t o   - 113  dB m ,   a t   t h e   m i n i m u m .   T h e   a v e r a ge   i s   - 118 . 34 dB m .   T h e   s i g na l   r e c e pt i o n   s t r e n g t h   o f   T N I00005  i s   - 125  t o   - 114  dB m ,   a t   t h e   m i ni m um .   T h e   a v e ra ge   i s   - 120 . 909   dB m .   S i n c e   t h e   a v e r a ge   i s   a b o ut   - 121   a t   11 . 8   km ,   i t   i s   c o n s i de r e t ha t   c o m m u n i c a t i o n   i s   po s s i b l e   a t   f a r   di s t a n c e s ,   c o n s i de r i ng  t h e   m a x i m u m   r e c e pt i o n   s e ns i t i v i t y .   T h e   m a x i m um   r e c e pt i o n   s e n s i t i v i t y   o L P W A   v a r i e s   de pe n d i n g   o t h e   s e t t i n g ,   b ut   up   t o   - 13 dB m   i s   a l l o w e d.   T h e   s e c o n e xpe r i m e nt   w a s   c a rr i e o ut   us i n t h e   m a ri n e   Io T   m o dul e   T N I00003.   T h e   m a ri n e   Io T   m o dul e   i n s t a l l e a t   t h e   11. km   s i t e   c o l l e c t e da t a   fo r   a b o u t   o n e   da y .   M o r e   da t a   e xi s t ,   b ut   a r e   e xpr e s s e a s   a v e r a ge s   o ve r   t i m e ,   s i n c e   t h e r e   a r e   l i m i t a t i o n s   t o   t h e   r e p r e s e n t a t i o n .   F i gu r e s   a n 10  s h o w   t h e   i nt e n s i t y   of  t h e   s i g na l   v e r s us   t i m e   a n d   t h e   e l e v a t i o n   o f   t h e   s e a   l e v e l .   It   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   c o m m u n i c a t i o n   s i g na l   s t r e n g t h   i n c r e a s e s   w h e n   t h e   s e a   l e v e l   i s   l ow .     In  a dd i t i o n,   i t   c a n   b e   s e e n   t ha t   t h e   c o m m u n i c a t i o n   s i g na l   s t r e n g t h   de c r e a s e s   w h e n   t h e   s e a   l e v e l   be c o m e s   hi g h e r .   T hi s   a l l o w s   us   t o   o bs e r v e   o c e a c ha n ge s   us i ng  c o m m u n i c a t i o s i g na l s .   T h r o ug h   t h e   r e s ul t s   of  E xpe r i m e nt   a n E xpe r i m e nt   2 ,   w e   h a v e   pr o v e t ha t   i t   i s   po s s i b l e   t o   a na l y z e   s e a   l e v e l   c h a n ge s   a t   s pe c i f i c   l o c a t i o n s   us i n t h e   i n f o r m a t i o o f   t h e   p r o po s e s y s t e m .                            ( 1)                            ( 2)                (        )         (      )         (      )            (        )   ( 3)         (                (   ) )                          ( 4)           F i gu r e   7 .   T e s t   r e s ul t s   a t   k m   di s t a n c e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e v e l opm e nt   of   m ar i n e   obs e r v at i on  s y s t e m   us i ng  L P W A   c om m uni c a t i o s y s t e m   f or   m ar i n e   ( Se - H oon   K i m )   1561       F i gu r e   8 .   T e s t   r e s ul t s   a t   10  k m   di s t a n c e           F i gu r e   9 .   Co m m u n i c a t i o n   s i g n a l   i n t e n s i t y   c h a n ge   o v e r   t i m e           F i gu r e   10 .   S e a   l e v e l   c ha n ge   o v e r   t i m e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     15 56   -   15 63   1562   5.   C O N C LU S I O N S     W e   pr o po s e a   m a r i n e   o b s e r v a t i o n   s y s t e m   b a s e o n   a   m a r i n e   Io T   m o dul e   us i n L P W A   c o m m uni c a t i o n .   T o   v a l i d a t e   t h e   p r o po s e s y s t e m ,   w e   de v e l o pe a   m a r i n e   Io T   m o dul e ,   a   ga t e w a y ,   a nd  a o c e a n   o b s e r v a t i o n   s y s t e m   t ha t   c a n   r e c e i ve   i n f o r m a t i o n   t hr o ug h   L P W A .   U s i n t h e   de ve l o p e s y s t e m ,     w e   c o n s t r uc t e t h e   e xpe r i m e nt a l   e n v i r o nm e nt   i n   t h e   s e a   a n d   c o l l e c t e t h e   s i gn a l   s t r e ngt h   o f   t h e   l oc a t i o n   a n d   c o m m uni c a t i o n   o t h e   m a ri n e   Io T   m o dul e .   A s   a   r e s ul t ,   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   t h e   ga t e w a y   a n t h e   l o c a t i o n   o t h e   m a r i n e   Io T   m o dul e   w a s   c a l c ul a t e us i n g   G P S .   F u rt h e r,   i t   i s   p r o v e t ha t   t h e   i nt e n s i t y   of   t h e   s i g na l   c ha n ge s   a c c o r di n t o   t h e   c h a nge   o f   t h e   s e a   l e v e l   w h e n   t h e   i n t e n s i t y   of   t h e   s i g na l   i s   c o m pa r e w i t h   t h e   c ha n ge   o f   t h e   s e a   l e ve l .   T h e   s y s t e m   w e   h a v e   de ve l o pe i s   pa rt   o a   s y s t e m   t h a t   c a n   p r o v i de   m a r i n e   Io T   s e r v i c e s .   T h e r e f o r e ,   w e   n e e t c o n duc t   f ur t h e r   r e s e a r c h   t o   p r o v i de   h i g h e r   s e r v i c e .   F ur t h e r   s t udy   s h o ul foc us   o n   a t t a c hi n m o r e   s e n s o r s   t o   t h e   de ve l o pe m a ri n e   Io T   m o dul e   t o   ga t h e r   m o r e   i n f o r m a t i o n.   W e   w i l l   c o n t i n ue   t o   e xpe ri m e n t   a t   l o n ge r   d i s t a n c e s .         A C K N O WL ED G E M EN TS     T h i s   r e s e a r c w a s   a   p a r t   o f   t h e   p r o j e c t   t i t l e D e v e l o pm e n t   of   A ut o m a t i c   Ide n t i f i c a t i o n   M o ni t o ri n g   S y s t e m   fo r   F i s hi n G e a r s ,”   f unde by   t h e   M i n i s t r y   of   O c e a ns   a n d   F i s h e r i e s ,   K o r e a .       R E F E R E N C E S   [ 1]   L   A t z o r i ,   A .   L e r a ,   a nd  G .   M o r a b i t o ,   " T h e   I nt e r ne t   o f   T hi ng s :   A   S ur v e y , "   C om put e r   N e t w or k s ,   v o l .   54,   no .   15 ,     pp.   27 87 - 2805 ,   201 0.   [ 2]   A .   W hi t m o r e ,   A .   A g a r w a l ,   a nd  L .   D a   X u ,   " T he   I nt e r n e t   o f   T hi ng s - A   S ur v e y   of   T o pi c s   a nd  T r e nd s , "   I nf or m a t i on   Sy s t e m s   F r on t i e r s ,   v o l .   17 ,   no .   2,   pp .   261 - 27 4,   20 15 .   [ 3]   S . S .   B y un ,   " M e a s u r e m e nt   A l l o c a t i o by   S ha pl e y   V a l ue   i W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r ks , "   J ou r na l   of   I n f or m at i on  a nd  C om m uni c at i on   C o nv e r ge nc e   E n gi ne e r i n g ,   v o l .   1 6,   no .   1 ,   p p.   38 - 42 ,   M a r   2018 .   [ 4]   H .   L i m   a nd  H .   K i m ,   " L o w   P o w e r   T i m e   S y nc h r o n i z a t i o f o r   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r k s   U s i ng   D e n s i t y - D r i v e n   S c h e d u l i ng , "   J o u r n a l   o f   I n f o r m a t i o n   a nd   C o m m un i c a t i o n   C o n v e r ge n c e   E ng i ne e r i n g v o l .   1 6 ,   no .   2 ,   pp .   84 9 2 ,   2018.   [ 5]   S t a t i s t a ,   I o T   C o nne c t e D e v i c e s   I ns t a l l e B a s e d   W o r l dw i de   f r o m   2015  t o   202 [ I nt e r ne t ] ,   A v a i l a bl e :   ht t ps : / / w w w . s t a t i s t a . c o m / s t a t i s t i c s / 4 7126 4/ i o t - num be r - of - c o nne c t e d - de v i c e s - w o r l dw i de / .   [ 6]   J .   B e h ,   K .   H u r ,   W .   I .   K i m ,   a n d   Y .   I .   J o o ,   " A E ne r gy - E f f i c i e nt   M A C   P r o t oc o l   f o r   W i r e l e s s   W e a r a b l e   C o m put e r   S y s t e m s , "   J our n al   o f   I n f or m at i on   an C om m uni c a t i o C onv e r ge nc e   E ngi ne e r i n g ,   v o l .   1 1,   no .   1 ,   pp.   7 - 11 ,   201 3 .   [ 7]   C .   P e r e r a ,   C .   H .   L i u ,   a nd  S .   J a y a w a r de na ,   " T he   E m e r g i ng   I nt e r ne t   o f   T hi ng s   M a r ke t p l a c e   f r o m   a I ndus t r i a l   P e r s pe c t i v e :   A   s ur v e y , "   I E E E   T r an s ac t i on s   o E m e r g i ng   T o pi c s   i n   C om put i ng ,   v o l .   3 ,   no .   4 ,   pp .   585 - 59 8,   20 15.   [ 8]   J .   J i   a n Y .   C h ung ,   " k - N N   J o i B a s e o L S H   i B i g   D a t a   E nv i r o nm e nt , "   J our nal   of   I nf or m a t i on  an C om m uni c at i on   C o nv e r ge nc e   E n gi ne e r i n g v o l .   1 6,   no .   2 ,   p p.   99 - 10 5,   201 8.   [ 9]   K .   Z he ng ,   S .   Z ha o ,   X .   X i o ng ,   a nd  X .   X i a ng ,   " D e s i g a nd  I m pl e m e nt a t i o o f   L P W A - ba s e A i r   Q ua l i t y   M o ni t o r i ng   S y s t e m , "   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   4,   p p.   32 38 - 3245 ,   201 6.   [ 10]   L .   D a   X u ,   W .   H e ,   a nd   S .   L i ,   " I nt e r n e t   o f   T h i ng s   i I ndus t r i e s :   A   S ur v e y , "   I E E E   T r ans a c t i o ns   on  I nd us t r i al   I nf or m a t i c s ,   v o l .   10 ,   no .   4 ,   pp .   223 3 - 2243 ,   2014 .   [ 11]   S .   H us a i n ,   A .   P r a s a d,   A .   K unz ,   A .   P a pa g e o r g i o u,   a nd  J .   S o ng ,   " R e c e nt   T r e n ds   i S t a n da r ds   R e l a t e t o   t he   I nt e r ne t   o f   T hi ng s   a nd  M a c hi ne - to - M a c hi n e   C o m m uni c a t i o ns , "   J ou r na l   o f   I nf o r m a t i o and  C om m uni c a t i o C onv e r ge nc e   E ngi ne e r i n g ,   v o l .   12,   no .   4 ,   pp.   2 28 - 236 ,   2014 .   [ 12]   R .   S .   S i nha ,   Y .   W e i ,   a n S .   H .   H w a ng ,   " A   S ur v e y   o L P W A   T e c hno l o gy:   L o R a   a nd  N B - I o T , "   I C T   E x pr e s s ,   v o l .   3,   no .   1 ,   pp.   1 4 - 21,   20 17.   [ 13]   U .   R a z a ,   P .   K u l ka r n i ,   a nd  M .   S o o r i y a ba nda r a ,   " L o w   P o w e r   W i de   A r e a   N e t w o r ks :   A O v e r v i e w , "   I E E E   C om m uni c at i on s   Sur v e y s   &   T ut o r i a l s ,   v o l .   1 9,   no .   2,   p p.   85 5 - 873,   2 017.   [ 14]   Y .   S .   C ho ,   J .   K w o n,   a nd   S .   C ho i ,   " D e s i g a nd  I m pl e m e n t a t i o o f   W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r k   f o r   F r e e z e   D e y e r , "   J our nal   o f   I n f or m at i on   an C om m un i c a t i on  C onv e r ge nc e   E ngi ne e r i ng ,   v o l .   1 3,   no .   1,   p p.   21 - 26 ,   201 5.   [ 15]   M .   T a ne j a ,   " L T E - L P W A   N e t w o r ks   f o r   I o T   A ppl i c a t i o ns , "   I nt e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on  I n f or m a t i on  a nd  C om m uni c at i on   T e c hn ol ogy   C on v e r ge nc e   ( I C T C ) ,   pp .   396 - 399 ,   20 16.     [ 16]   U .   N o r e e n ,   A .   B o unc e ur ,   a nd  L .   C l a v i e r ,   " A   S t udy   o f   L o R a   L o w   P o w e r   a nd  W i de   A r e a   N e t w o r T e c hno l o gy , "   P r oc e e di ngs   o f   t he   A dv a nc e T e c hn ol o gi e s   f o r   S i gna l   and  I m a ge   P r oc e s s i ng   ( A T SI P )   2017  I n t e r na t i o na l   C onf e r e nc e ,   F e z ,   M o r o c c o ,   O c t o be r   22 - 24,   2 017 .   [ 17]   G .   A .   A kpa kw u,   B .   J .   S i l v a ,   G .   P .   H a nc ke ,   a nd  A .   M .   A bu - M a hf o uz ,   " A   S ur v e y   o 5G   N e t w o r ks   f o r   t he   I nt e r ne t   o f   T hi ng s :   C o m m uni c a t i o T e c hno l o g i e s   a n C h a l l e ng e s , "   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   6,   pp .   361 9 - 3647 ,   2017 .   [ 18]   D .   I s m a i l ,   M .   R a hm a n ,   a nd  A .   S a i f ul l a h ,   " L o w - P o w e r   W i de - A r e a   N e t w o r ks :   O ppo r t uni t i e s ,   C h a l l e ng e s ,   a nd   D i r e c t i o ns , "   P r oc e e di ngs   of   t he   19t I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on  D i s t r i bu t e C om p ut i ng   and   N e t w or k i n ( I C D C N ) , V a r a na s i ,   I ndi a ,   J a nu a r y   4 - 7,   2 018 .   [ 19]   J .   P e t ä j ä j ä r v i ,   K .   M i kh a y l ov ,   M .   H ä m ä l ä i ne n ,   a n J .   I i na t t i ,   " E v a l u a t i o o f   L o R a   L P W A N   T e c hno l ogy   f o r   R e m o t e   H e a l t a nd   W e l l be i ng   M o ni t o r i ng , "   P r oc e e di ngs   of   t he   M e di c a l   I n f or m a t i on  and  C om m un i c a t i on  T e c h nol ogy   ( I SM I C T ) ,   2016   1 0t h   I nt e r n at i on al   Sy m pos i um   on   I E E E ,   W o r c e s t e r ,   M A ,   U S A ,   pp .   20 - 23 ,   2016 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e v e l opm e nt   of   m ar i n e   obs e r v at i on  s y s t e m   us i ng  L P W A   c om m uni c a t i o s y s t e m   f or   m ar i n e   ( Se - H oon   K i m )   1563   [ 20]   D .   H .   L e e   a nd  S .   C .   K i m ,   " A na l y s i s   o f   C o m put e r   S i m ul a t e a nd  F i e l E x pe r i m e n t a l   R e s u l t s   o f   L o R a   C o ns i de r i ng   P a t L o s s   unde r   L o S   a nd  N L o S   E nv i r o nm e nt , "   J o ur n al   o f   K o r e an  I ns t i t u t e   of   C om m u ni c at i on s   and  I n f or m at i on   Sc i e nc e s ,   v o l .   42 ,   no .   2 ,   pp .   444 - 452 ,   201 7.   [ 21]   A . S .   O h ,   D e v e l o pm e nt   o f   a   S m a r t   S upp l y - C ha i M a na g e m e n t   S o l ut i o B a s e o L og i s t i c s   S t a nd a r d s   U t i l i z i ng   A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nc e   a nd  t he   I nt e r n e t   o f   T hi ng s ,   J our na l   of   i nf o r m a t i o and  c om m un i c a t i on  c o nv e r ge nc e   e ngi ne e r i ng v o l .   17 ,   no .   3 ,   pp .   198 204 ,   2019 .   [ 22]   L o R a   S X 1276/ 7 7/ 7 8/ 79  D a t a s h e e t ,   R e v .   4 .   S e m t e c h,   20 15.   A v a i l a b l e   o nl i ne :   ht t p: / / w w w . s e m t e c h. c o m /   i m a g e s / da t a s he e t / s x1 276_ 77_7 8_79 . p df   ( a c c e s s e d   o 8   S e p t e m be r   2016 ) .   [ 23]   L o R a   S X 1272 / 73   D a t a s he e t .   S e m t e c h,   M a r c 2015 .   A v a i l a bl e   o nl i ne :   ht t p: / / w w w . s e m t e c h. c o m / i m a g e s /   da t a s h e e t / s x12 72. pdf   ( a c c e s s e d   o 8   S e pt e m be r   2016 ) .   [ 24]   L i be l i um ,   L i be l i um   A dds   E xt r e m e   R a ng e   W i r e l e s s   C o nne c t i v i t y   t o   W a s pm o t e   I o T   S e ns o r s ,   L i b e l i um   W o r l d,   2 014 .   [ 25]   A .   A ug us t i n,   J .   Y i ,   T .   H .   C l a us e n,   a nd  W .   M .   T o w ns l e y ,   " A   S t udy   of   L o R a :   L o n g   R a ng e   &   L o w   P o w e r   N e t w o r ks   f o r   t he   I nt e r n e t   o f   T hi ng s , "   s e ns or ,   v o l .   16 ,   no .   9 ,   pp1 - 18 ,   201 6.     B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       Se - H o o n   K i m   r e c e i v e hi s   B . S   de g r e e   f r o m   t he   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s   E ng i ne e r i ng   of   t he   H a nna m   U ni v e r s i t y ,   D a e j e o n,   K o r e a ,   i 19 93  a nd  h i s   M . S   d e g r e e   i E l e c t r o ni c s   E ng i ne e r i ng   f r o m   t he   H a nna m   U ni v e r s i t y   i 1995.   S i nc e   J a n ua r y   1995,   he   ha s   b e e s e r v i ng   a s   t he   H e a o f   t he   R & D   D i v i s i o a t   T & I e   C o . ,   L t d. ,   l o c a t e i S e o ul ,   K o r e a .   H i s   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l u de   w i r e l e s s / m o bi l e   c o m m uni c a t i o n ,   L P W A ,   a nd   m a r i n e   I o T   a nd  I C T   D e v i c e s .         M i n - H o   Je o n   r e c e i v e hi s   B . S   de g r e e   f r o m   t he   D e pa r t m e nt   o f   G a m e   D i g i t a l   C o nt e n t   o f   t he   F a r   E a s t   U n i v e r s i t y ,   U m s ung ,   K o r e a ,   i 20 09  a nd  h i s   M . S .   de g r e e   i E l e c t r i c a l ,   E l e c t r o ni c s   a n d   C o m m uni c a t i o E ng i ne e r i ng   f r o m   t he   K o r e a   U n i v e r s i t y   o f   T e c hno l o gy   a nd  E duc a t i o n   ( K O R E A T E C H ) ,   C he o na n ,   K o r e a ,   i 20 11.   H e   i s   c ur r e n t l y   pur s u i ng   a   P h. D .   S i nc e   J une   2016 ,     he   ha s   be e w i t t he   R a di o   C o m m uni c a t i o N e t w o r ( R C N )   c o m pa ny ,   D a e j e o n ,   K o r e a ,   w he r e   he   i s   c ur r e n t l y   a   s e ni o r   r e s e a r c he r .   H i s   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ude   w i r e l e s s / m o bi l e   co m m uni c a t i o n,   w i r e l e s s   l o c a l i z a t i o n ,   a nd   I o T .         Y e o n - J u   Jo   r e c e i v e he r   B . S   de g r e e   i i nf o r m a t i o c o m m uni c a t i o e ng i ne e r i ng   f r o m   M o kw o U ni v e r s i t y ,   D a e j e o n,   K o r e a ,   i n   201 8.   S i nc e   J un e   20 17,   s h e   ha s   be e w i t t h e   R a d i o   C o m m uni c a t i o N e t w o r ( R C N )   c o m pa n y ,   D a e j e o n ,   K o r e a ,   w h e r e   s he   i s   c ur r e nt l y   a   r e s e a r c he r .   H e r   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ude   w i r e l e s s / m o bi l e   c o m m uni c a t i o n,   I o T ,   i n dus t r i a l   I o T ,   a n L P W A .         C h an g - H e o n   O h   r e c e i v e h i s   B . S .   a nd  M . S . E .   de g r e e s   i n   t e l e c o m m uni c a t i o a nd   i nf o r m a t i o n   e ng i ne e r i ng   f r o m   K o r e a   A e r o s pa c e   U ni v e r s i t y ,   K y ungg i - D o ,   K o r e a ,   i 198 a nd  1 990 ,   r e s pe c t i v e l y .   H e   r e c e i v e d   hi s   P h . D .   d e g r e e   i a v i o ni c s   e ng i n e e r i ng   f r o m   K o r e a   A e r o s pa c e   U ni v e r s i t y ,   K y un g g i - D o ,   K o r e a ,   i 19 96.   F r o m   F e b r ua r y   1990  t o   A ug us t   1993 ,   h e   w a s   w i t h   H a nj i E l e c t r o ni c s   C o . ,   w he r e   he   w a s   i nv o l v e i n   t he   r e s e a r c a nd   de v e l o pm e nt   o f   r a di o   c om m uni c a t i o a nd  m o ni t o r i ng   s y s t e m s .   F r o m   O c t o be r   1993  t o   F e br ua r y   1999,   he   w a s   w i t t he   C D M A   R & D   c e nt e r   o f   S a m s ung   E l e c t r o ni c s   C o . ,   w he r e   he   w a s   i nv o l v e i n   t he   de s i g a n d   de v e l o pm e nt   o f   C D M A   c e l l ul a r   s y s t e m s   a nd  C D M A   P C S   s y s t e m s   f o r   s uc c e s s f ul   c o m m e r c i a l   C D M A   de pl o y m e nt   i K o r e a .   S i nc e   M a r c 1999 ,   he   ha s   be e w i t h   t he   S c ho o l   o f   E l e c t r i c a l ,   E l e c t r o n i c s   a nd  C o m m uni c a t i o E ng . ,   K o r e a   U n i v e r s i t y   o f   T e c hno l o gy   a nd  E duc a t i o n   ( K O R E A T E C H ) ,   C he o na n ,   K o r e a ,   w h e r e   h e   i s   c ur r e n t l y   a   pr o f e s s o r .   H i s   r e s e a r c i nt e r e s t s   i nc l ud e   w i r e l e s s / m o bi l e   c o m m uni c a t i o n,   w i r e l e s s   l o c a l i z a t i o n,   I o T ,   a nd  e ng i n e e r i ng   e duc a t i o n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.