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논문 상세정보

IEEE 802.15.4 MAC 계층 기반의 이기종 비면허 기기 간 주파수 간섭 회피 방법

Interference Avoidance Based on IEEE 802.15.4 MAC Layer between Heterogeneous Unlicensed Devices

초록

이기종 비면허 기기들이 동일한 주파수 대역을 공동 사용하기 위해서는 주파수 간섭 회피 기법이 필요하다. 본 논문에서는 이기종 비면허 대역 공동 사용의 대표적인 예로서 2.4 GHz ISM 대역에서 동작하는 WLAN과 WPAN 간의 주파수 간섭을 MAC 계층에서 분석하였다. 분석 결과, WPAN의 성능이 WLAN의 간섭으로 인하여 크게 저하되는 것을 시뮬레이션과 실험을 통해 확인하였다. 이러한 주파수 간섭을 회피하기 위한 방법으로 WPAN 시스템을 위한 채널 변경 기법을 새롭게 제안하였다. 실험을 통하여 제안한 채널 변경 기법이 고정된 채널을 사용하는 기존의 방법에 비하여 주파수 간섭의 영향을 회피할 수 있음을 확인하였다.

Abstract

In order for heterogeneous unlicensed devices to co-exist on the same frequency band, the frequency interference avoidance mechanism is necessary. In this paper, a frequency interference between WLAN and WPAN systems that operate at 2.4 GHz ISM band was analyzed in the MAC layer. We observed that WPAN systems suffer from severe interference from WLAN systems. To avoid this interference problem, we propose a new channel shift algorithm for WPAN systems. We showed that the proposed channel shift algorithm is better than the traditional WPAN system which uses a fixed channel in terms of throughput.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
IEEE 802.15.2
IEEE 802.15.2에서 제안한 WLAN과 Blutooth 사이의 주파수 간섭 회피 방안을 크게 두 가지로 나눈다면 어떻게 나눌 수 있는가?
IEEE 802.15.2에서 제안한 WLAN과 Blutooth 사이의 주파수 간섭 회피 방안은 크게 collaborative coexistence 방식과 non-collaborative coexistence 방식으로 나뉜다

본 장에서는 기존에 제안된 주파수 간섭 회피 방법들을 분석하였다. 먼저, IEEE 802.15.2에서 제안한 WLAN과 Blutooth 사이의 주파수 간섭 회피 방안은 크게 collaborative coexistence 방식과 non-collaborative coexistence 방식으로 나뉜다[2]. Collaborative coexistence 방식은 두 시스템이 서로 정보를 교환하면서 주파수 간섭을 회피하는 방식이고, non-collaborative coexistence 방식은 상호 정보 교환 없이 주파수 간섭을 회피한다.

우선권이 없는 비면허 기기들
우선권이 없는 비면허 기기들이 주파수를 공동 사용하는 경우 주파수 간섭이 문제되는 대표적인 예는 무엇인가?
대표적인 예로는 917~923.5 MHz 대역의 RFID(Radio Frequency Identification) 기기와 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기기 간의 간섭, 2.4 GHz ISM(Industrial, Scientific, and Medical) 대역에서 WLAN과 WPAN 간의 간섭 등이 있다.

하지만, 우선권이 없는 비면허 기기들이 주파수를 공동 사용하는 경우 주파수 간섭이 문제가 된다. 대표적인 예로는 917~923.5 MHz 대역의 RFID(Radio Frequency Identification) 기기와 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기기 간의 간섭, 2.4 GHz ISM(Industrial, Scientific, and Medical) 대역에서 WLAN과 WPAN 간의 간섭 등이 있다. 이와 같이 동일한 주파수 대역을 비면허 기기가 공동 사용

Collaborative coexistence 방식
Collaborative coexistence 방식의 단점은 무엇인가?
Collaborative coexistence 방식은 서로 정보를 공유할 수 있는 커뮤니케이션 링크가 필요하기 때문에, 하나의 단말에서 간섭이 이루어지는 경우가 아니면 구현이 어렵다.

Collaborative coexistence 방식은 두 시스템이 서로 정보를 교환하면서 주파수 간섭을 회피하는 방식이고, non-collaborative coexistence 방식은 상호 정보 교환 없이 주파수 간섭을 회피한다. Collaborative coexistence 방식은 서로 정보를 공유할 수 있는 커뮤니케이션 링크가 필요하기 때문에, 하나의 단말에서 간섭이 이루어지는 경우가 아니면 구현이 어렵다. 반면에 non-collaborative coexistence 방식은 두 장치 사이에서 정보 교환이 필요하지 않으므로, 커뮤니케이션 링크를 구현하지 않아도 된다.

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참고문헌 (7)

  1. 장병준, 최선웅, 윤현구, "비면허 기기 간 주파수 공동사용을 위한 MAC 계층 기반의 간섭 분석 및 간섭 완화 정책", 한국전자파학회논문지, 24(8), pp. 841- 848, 2013년 8월. 
  2. IEEE 802.15.2 standard, Coexistence of wireless personal area networks with other wireless devices operating in unlicensed frequency bands, 2003. 
  3. 문미양, "ZigBee 기반 네트워크 간섭의 개선연구", 한국인터넷정보학회지, 8(2), pp. 551-556, 2007. 
  4. 김병철, "유무선 통신을 동시에 지원하는 센서 네트워크를 위한 802.15.4 MAC 구조", 경북대학교 석사학위논문, 2009년 12월. 
  5. http://www.tinyos.net/ 
  6. Jan-Hinrich Hauer, "TKN15.4: An IEEE 802.15.4 MAC implementation for TinyOS 2", Technical University Berlin Telecommunication Networks Group, Mar. 2009. 
  7. Jun Huang, Guoliang Xing, Gang Zhou, and Ruogu Zhou, "Beyond co-existence exploiting WiFi white space for ZigBee performance assurance", IEEE ICNP 2010, Oct. 2010. 

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