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논문 상세정보

비면허 기기 간 주파수 공동사용을 위한 MAC 계층 기반의 간섭 분석 및 간섭 완화 정책

Interference Analysis and Its Mitigation Policy Based on MAC Layer for Peaceful Co-Existence between Unlicensed Devices

초록

이기종 비면허 기기들이 동일한 주파수 대역을 공동으로 사용하기 위해서는 상호 간 주파수 간섭을 최소화할 수 있는 정책적 배려가 필요하다. 이 때 비면허 기기 간 주파수 간섭의 영향은 분석 계층에 따라 그 결과가 달라질 수 있으므로 정확한 주파수 간섭 분석이 관련 정책을 만들기 전에 선행되어야 한다. 본 논문에서는 현재 주파수 간섭 이슈가 활발히 논의되고 있는 2.4 GHz ISM 대역을 공동 사용하고 있는 WLAN과 WPAN 시스템 간의 주파수 간섭 영향을 물리 계층과 MAC 계층에서 각각 분석하였다. 분석 결과, 물리 계층보다는 MAC 계층을 고려한 주파수 간섭 분석이 간섭실험 결과에 더 근접함을 확인하였다. 이를 바탕으로 향후 비면허 기기 간 주파수 공동 사용을 위해 MAC 계층에서의 새로운 공동 사용 조건 등 간섭 완화 정책을 제안하였다.

Abstract

In order for unlicensed devices to co-exist on the same frequency band, the frequency interference mitigation policy is necessary. Because the effects of frequency interference between unlicensed devices may vary depending on the analysis layer, exact interference analysis must be proceeded before making any related spectrum policy. In this paper, a frequency interference between WLAN and WPAN systems that operate at 2.4 GHz ISM band were analyzed in the physical layer and MAC layer, respectively. From the results, we confirmed that the interference analysis in MAC layer is closer to the measured results. Based on these investigations, we suggest a new co-existence criterion for unlicensed devices in MAC layer.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
물리 계층의 주파수 간섭 분석 방법
물리 계층의 주파수 간섭 분석 방법에는 무엇이 있는가?
MCL(Minimum Coupling Loss), MC(Monte Carlo) 방법 등

먼저 물리 계층의 주파수 간섭 분석 방법으로는 MCL(Minimum Coupling Loss), MC(Monte Carlo) 방법 등이 있으며, 기본적인 구조는 그림 1과 같다[3]. 먼저, 두 시스템의 물리적인 이격거리에 따른 간섭 전력을 계산하기 위하여 경로손실 모델을 사용한다.

비면허 기기 간 주파수 공동 사용에 따라 발생하는 주파수 간섭을 분석
비면허 기기 간 주파수 공동 사용에 따라 발생하는 주파수 간섭을 분석하는 방법은 어떻게 구분할 수 있는가?
물리 계층의 분석법과 MAC 계층의 분석법으로 구분할 수 있다

비면허 기기 간 주파수 공동 사용에 따라 발생하는 주파수 간섭을 분석하는 다양한 방법이 존재한다. 이러한 분석 방법은 크게 물리 계층의 분석법과 MAC 계층의 분석법으로 구분할 수 있다[4].

면허 기기와 비면허 기기 간의 주파수 공동사용
면허 기기와 비면허 기기 간의 주파수 공동사용에서 비면허 기기가 면허기기에 주파수 간섭을 주지 않도록 취할 수 있는 방법에는 무엇이 있는가?
UWB 등과 같이 낮은 출력으로 송신하는 underlay 기법, CR 기술과 같이 면허기기가 사용하지 않을 때만 주파수를 사용하는 overlay 기법 등

이 경우 면허기기가 해당 주파수에 우선권이 있으므로 비면허 기기는 면허기기에 주파수 간섭을 주지 않도록 조치를 취해야 한다. 예를 들어 UWB 등과 같이 낮은 출력으로 송신하는 underlay 기법, CR 기술과 같이 면허기기가 사용하지 않을 때만 주파수를 사용하는 overlay 기법 등이 사용되어져야 한다. 이 경우 주파수 간섭이 없거나 있더라도 영향을 주지 않으므로 간섭 이슈는 발생하지 않는다.

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참고문헌 (9)

  1. 1. 장병준, 박덕규, 윤현구, "간섭을 고려한 무선 LAN주파수 소요량 예측", 한국전자파학회논문지, 23(8), pp. 900-908, 2012년 8월. 
  2. 2. 윤현구, 강민수, 장병준, "908.5-914 MHz 대역에서 RFID와 USN 시스템의 주파수 공유 조건에 관한 연구", 한국전자파학회논문지, 19(6), pp. 647-656, 2008년 6월. 
  3. 3. IEEE 802.15.2 standard, Coexistence of wireless personal area networks with other wireless devices operating in unlicensed frequency bands, 2003. 
  4. 4. 윤현구, 장병준, "국내 RFID/USN 대역에서 PHY/MAC 계층을 모두 고려한 주파수 공동사용 분석 방법", 한국전자파학회논문지, 24(1), pp. 73-81, 2013년 1월. 
  5. 5. http://www.seamcat.org 
  6. 6. http://www.nsnam.org 
  7. 7. Dong Yang, Youzhi Xu, and Mikael Gidlund, "Wireless coexistence between IEEE 802.11- and IEEE 802.15.4-based networks: A survey", International Journal of Distributed Sensor Networks, IECON 2010, pp. 2107-2113, Nov. 2010. 
  8. 8. http://www.tinyos.net 
  9. 9. Jan-HinrichHauer, "TKN15.4: An IEEE 802.15.4 MAC implementation for TinyOS 2", Technical University Berlin Telecommunication Networks Group, Mar. 2009. 

이 논문을 인용한 문헌 (5)

  1. 1. 장병준, 김석환, 윤현구, 최선웅 2014. "IEEE 802.15.4 MAC 계층 기반의 이기종 비면허 기기 간 주파수 간섭 회피 방법" 韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, 25(1): 76~82 
  2. 2. 권종원, 송태승, 조원서 2014. "스마트 기기 신호 간섭에 의한 수동형 UHF 대역 RFID 태그의 인식 거리 감소에 관한 연구" 韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, 25(1): 83~91 
  3. 3. 박진수, 윤현구, 장병준 2015. "비면허기기 간 실시간 주파수간섭 분석 테스트베드 구현" 韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, 26(6): 589~592 
  4. 4. Yoon, Hyungoo, Jang, Byung-Jun 2021. "Frequency Interference, Analysis Method, and Application Examples of Sub-GHz Frequency Band" 韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, 32(1): 1~9 
  5. 5. Kim, Youngmun, Yoon, Young Joong 2021. "A Spectrum-Sharing Policy to Implement Effective Local 5G for Smart Factories" 韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, 32(8): 717~723 

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