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[국내논문] 근접 서비스를 위한 단말 간 통신 기술 동향 원문보기

정보와 통신 : 한국통신학회지 = Information & communications magazine, v.30 no.12, 2013년, pp.97 - 104  

류현석 (삼성전자 DMC 연구소, 차세대통신 연구팀) ,  박승훈 (삼성전자 DMC 연구소, 차세대통신 연구팀) ,  장영빈 (삼성전자 DMC 연구소, 차세대통신 연구팀)

초록
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최근 스마트폰, 태블릿등과 같은 모바일 인터넷 기기들이 폭증함에 따라 Bluetooth 또는 WiFi P2P와 같은 기존 단말 간 통신 기술에 비해 넓은 전송 범위와 높은 QoS (Quality of Service)를 보장할 수 있는, 새로운 근접 서비스 기반(Proximity-based service)의 단말 간 (Device-to-device: D2D) 통신 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 D2D 기술을 이용한 서비스 및 해당 서비스를 위한 요구사항들과 이를 지원하기 위한 요소기술들, 그리고 IEEE와 3GPP에서 활발히 진행되고 있는 D2D 통신 기술의 표준화 동향을 살펴보고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 최근 스마트폰과 태블릿 등과 같은 모바일 인터넷 기기들이 폭증함에 따라 기존 OTT 탐색 서비스에 비해 적은 시그널링 오버헤드를 가지며, Bluetooth 또는 WiFi P2P에 비해 넓은 전송 범위와 높은 전송률과 QoS (Quality of Service)를 보장하고, 사용자의 별도 개입 없이 자동적으로 동작할 수 있는 새로운 단말간 통신 기술을 개발하고자 하는 노력들이 있어왔다 [4-8]. 본고에서는 이러한 단말 간 통신 기술의 최근 동향을 살펴 보고자 한다.
  • 본 절에서는 D2D 기술의 개요와 D2D 기술을 이용한 서비스 시나리오 및 단말의 위치에 따른 D2D 운용 시나리오에 대해 살펴보고, 이러한 서비스들을 위한 서비스 요구사항을 살펴본다.
  • 또한 D2D 통신을 수행하는 주파수 대역이 면허 대역 (licensed band)인지 또는 비 면허 대역 (unlicensed band)인지에 따라 서로 다른 운용 시나리오가 존재할 수 있다. 그러나 본 논문에서는 면허 대역을 사용하는 D2D 통신에 초점을 두고자 한다.
  • 한편, 본 논문에서는 현재 LTE release 12의 D2D 표준화에서 합의된 바와 같이 수신단과 송신단 사이에 피드백 채널이 존재하지 않는 broadcast 통신에 초점을 두고, D2D 단말 간 직접탐색 및 직접통신에 대한 요소기술들을 살펴본다. D2D 요소 기술은 크게 단말 간 동기화 기술 (synchronization), 자원할당기술 (resource allocation/scheduling)로 분류할 수 있으며, 각 요소기술은 앞서 언급한 서비스 시나리오 및 운용 시나리오에 따라 달라질 수 있다.
  • 본 절에서는 IEEE와 3GPP에서 활발히 진행되고 있는 단말 간 통신에 대한 표준화 동향을 살펴본다.
  • 현재 TSG-SA에서는 Release 12의 WI (Work Item)으로, TSG-RAN (Radio Access Network)에서는 SI (Study Item)로 단말간 통신의 규격화 작업을 진행하고 있다. 본 소절에서는 네트워크 구조에 대한 연구를 수행하는 TSG-SA WG2 (SA2)와 기지국과 단말의 물리계층 규격화 작업을 수행하는 TSG-RAN WG1 (RAN1), 그리고 기지국과 단말의 링크계층 규격화 작업을 수행하는 TSG-RAN WG2 (RAN2)의 진행사항 및 기술적인 결정사항들에 대해 간략히 살펴본다.
  • 본고에서는 D2D 기술을 이용한 서비스 및 해당 서비스를 위한 요구사항들과 이를 지원하기 위한 요소기술, 그리고 IEEE와 3GPP에서 진행되고 있는 D2D표준화 동향을 살펴보았다. 학계와 표준화에서 진행되는 D2D 통신 기술을 바탕으로 머지않아 새로운 근접 서비스를 이용한 D2D 통신기술이 도래할 것으로 예측되며, 망사업자, 단말 및 네트워크 제조사들은 D2D 사용자들의 요구사항을 충족시키고 새로운 시장을 선점하기 위한 노력을 부단히 수행해야할 시점이다.

가설 설정

  • 그러나 대다수의 문헌들은 셀룰러와 D2D가 동일한 주파수 대역을 사용할 때, D2D 직접통신이 셀룰러 시스템에 야기하는 간섭 문제를 최소화하거나, 주파수 재사용 효율성을 극대화시키는데 초점을 두고 있다 [9-10], [13-15]. 또한 단말간 unicast 통신을 가정하고, 수신단과 송신단 사이에 피드백 채널이 항상 존재함을 가정하고 있다. 이러한 문헌들에서 다루고 있는 문제 해결책들은 상업적 용도를 위한 D2D 직접통신에 적합할 것으로 예상된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
근접 서비스란? 근접한 위치에 존재하는 사용자들 간에 데이터를 송/수신하는 근접 서비스 (Proximity-based service) 및 이에 기반한 응용 기술들에 대한 요구는 무선통신 산업에서 꾸준히 주목을 받아왔으며, Bluetooth 및 WiFi P2P가 그 대표적인 예이다. 그러나 이러한 비 면허 대역 (unlicensed band)에서의 근접 기반 서비스들은 데이터의 전송 거리 및 전송률에 그 한계를 갖고 있다 [1][2][3].
위치 기반의 근접 서비스를 지원하기 위해 고려되어 온 OTT 기반 탐색 서비스의 단점은 무엇인가? 한편, 위치 기반의 근접 서비스를 지원하기 위한 OTT (Over The Top) 기반의 탐색이 고려되어 왔다. 그러나 OTT 기반 탐색 서비스는 단말의 위치를 추적하고 단말에서 동작하고 있는 서비스 또는 어플리케이션에 대한 탐색 식별자를 획득하기 위해 네트워크에 많은 양의 시그널링 오버헤드를 유발한다. 또한 위치 정보를 주기적으로 근접 서비스를 지원하는 서버에 보고하기 위해 GPS (Global Position System)를 이용하기 때문에 단말의 전력 소모가 크다. 그러나 이러한 단점들보다도, 사용자가 근접 서비스를 구동시키기 위해 수동적으로 기기를 조작해야 하는 불편함이, 근접 서비스들의 매력에도 불구하고 무선통신 사업 시장에서 큰 인기를 끌지 못했던 문제점이다[1][2][3].
비 면허 대역에서의 근접 기반 서비스들은 무엇에 한계가 있는가? 근접한 위치에 존재하는 사용자들 간에 데이터를 송/수신하는 근접 서비스 (Proximity-based service) 및 이에 기반한 응용 기술들에 대한 요구는 무선통신 산업에서 꾸준히 주목을 받아왔으며, Bluetooth 및 WiFi P2P가 그 대표적인 예이다. 그러나 이러한 비 면허 대역 (unlicensed band)에서의 근접 기반 서비스들은 데이터의 전송 거리 및 전송률에 그 한계를 갖고 있다 [1][2][3]. 한편, 위치 기반의 근접 서비스를 지원하기 위한 OTT (Over The Top) 기반의 탐색이 고려되어 왔다.
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참고문헌 (19)

  1. G. Fodor, E. Dahlman, G. Mildh, S. Parkvall, N. Reider, G. Miklos, and Z. Turanyi, "Design Aspects of Network Assisted Device-to-Device Communications," IEEE Commun. Magz., vol. 50, no. 3, pp. 170-177, March 2012. 

  2. B. L. Lei, Z. Zhong, C. Lin, and X. Shen, "Operator Controlled Device-to-Device Communications in LTE-Advanced Networks," IEEE Wireless Commun. Magz., vol. 19, no. 3, pp. 96-104, June 2012. 

    상세보기 crossref

  3. F. Bacceli, N. Khude, R. Laroia, J. Li, T. Richardson, S. Shakkottai, S. Tavildar, and X. Wu, "On the Design of Device-to-Device Autonomous Discovery," proc. in IEEE Commun. Systems and Networks (COMSNETS), pp. 1-9, Jan. 2012. 

  4. http://www.ieee802.org/15/pub/TG8.html 

  5. http://www.ieee802.org/11/Reports/tgaq_update.htm 

  6. WiFi NAN Technical Specification Contribution, version 1.0 

  7. 3GPP TR22.803, Feasibility Study for Proximity Services (ProSe), June 2013. 

  8. 3GPP RP-122009, Study on LTE Device to Device Proximity Services, 3GPP Work Item Description (WID), Dec. 2012. 

  9. P. Janis, V. Koivunen, C. Ribeiro, J. Korhonen, K. Doppler, and K. Hugl, "Interference-aware Resource Allocation for Device-to-Device Radio Underlaying Cellular Networks," in proc. IEEE VTC'09-Spring, pp. 1-5, April 2009. 

  10. K. Doppler, M. Rinne, C. Wijting, C. B. Riberio, and K. Hugl, "Device-to-Device Communication as an Underlay to LTE-Advanced Networks," IEEE Commun. Magz., vol. 47, no. 12, pp. 42-49, Dec. 2009. 

  11. H. Min, W. Seo, J. Lee, S. Park, and D. Hong, "Reliability Improvement Using Receive Mode Selection in the Device-to-Device Uplink Period Underlaying Cellular Networks," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 10, no. 2, pp. 413-418, Feb. 2011. 

    상세보기 crossref

  12. M. Belleshi, G. Fodor, and A. Abrardo, "Performance Analysis of a Distributed Resource Allocation Scheme for D2D Communications," in proc. IEEE GLOBECOM Workshop'11, pp. 358-363, Dec. 2011. 

  13. C.-H. Y, K. Doppler, C. B. Ribeiro, and O. Tirkkonen, "Resource Sharing Optimization for Device-to-Device Communication Underlaying Cellular Networks," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 10, no. 8, pp. 2752-2763, Aug. 2011. 

    상세보기 crossref

  14. H. Min, J. Lee, S. Park, and D. Hong, "Capacity Enhancement Using an Interference Limited Area for Device-to-Device Uplink Underlaying Cellular Networks," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 10, no. 12, pp. 3995-4000, Dec. 2011. 

    상세보기 crossref

  15. P. Phunchongharn, E. Hossain, D. I. Kim, "Resource Allocation for Device-to-Device Communications Underlaying LTE-Advanced Networks," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 20, no. 4, pp. 91-100, Aug. 2013. 

  16. 3GPP TR36.843 v0.2.0, Study on LTE Device-to- Device Proximity Services-Radio Aspects, Oct. 2013. 

  17. R1-133117, Discussion on D2D Group Communication, Samsung, Aug. 2013. 

  18. R1-133118, Discussion on Relay Functionality for D2D Group Communication, Samsung, Aug. 2013. 

  19. 3GPP RAN2 #83-bis Charmans'Notes, Oct. 2013. 

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