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차세대 초저지연/고효율 이동통신 기술 연구 동향 원문보기

정보와 통신 : 한국통신학회지 = Information & communications magazine, v.32 no.9, 2015년, pp.10 - 16  

최경준 (연세대학교) ,  이진녕 (연세대학교) ,  김종현 (연세대학교) ,  김광순 (연세대학교)

초록
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본고에서는 최근 화두로 떠오르고 있는 다양한 사물인터넷 서비스를 제공하기 위한 차세대 이동통신에서의 사물통신 요구조건을 알아보고, 이를 제공하기 위한 새로운 기술에 대한 연구동향을 정리하고 앞으로의 연구 방향을 제시한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만, 이는 현재 수준의 기술로는 불가능하며, 이를 위해 네트워크 구조에서부터 물리계층 신호 웨이브폼과 다중접속방식에 이르기까지 혁신적인 새로운 기술을 개발해야 하는 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 최근에 연구 중인 IoT를 위한 차세대 이동통신 기술 개발 동향에 대해 정리하고, 앞으로의 연구 방향에 대하여 제시한다.
  • 본고에서는 최근 화두로 떠오르고 있는 다양한 사물인터넷 서비스를 제공하기 위한 통신방식의 특징으로 Massive MTC와 Critical MTC의 개념과 통신 요구조건에 대해 설명하고, 이러한 다양한 통신 요구조건을 만족하기 위해 차세대 통신 시스템이 제공해야 하는 초저지연, 고효율, 대규모 연결성을 지원하기 위한 네트워크 기술, 무선 다중접속기술, 고효율/고신뢰 통신기술, 무선 웨이브폼 기술의 연구 동향 및 향후 연구 방향을 제시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사물 인터넷이란 무엇인가? 사물 인터넷 (Internet of Things, IoT)은 가전제품, 자동차, 웨어러블 장비, 각종 센서 등의 사물에 통신 기능을 내장하여, 인간과 사물 및 사물간 연결을 제공하는 것이며[1], 더 나아가 구성 요소 간 센싱 및 정보 교환과 정보 처리 및 제어가 가능하며 궁극적으로 인위적인 개입 없이 지능적 관계를 형성할 수 있는 환경을 의미한다[2]. 이러한 사물 인터넷의 발달은 정보통신 기술이 사용자의 삶 속에 깊숙이 들어와 정보를 습득하고 이용할 수 있도록 만들어 주는 `초연결사회’를 실현하는데 필수적이며[3], 이를 위한 사물인터넷 서비스는 가전, 헬스케어, 홈케어, 자동차, 교통, 건설, 농업, 환경, 엔터테인먼트, 에너지, 식품 등 다양한 환경으로 확대되어 미래 서비스를 제공하기 위한 필수적인 환경을 구축할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
네트워크 슬라이싱의 한계는 무엇인가? 네트워크 슬라이싱은 <그림 3>과 같이 다양한 서비스품질 제공을 위해 서비스품질별로 네트워크를 가상적으로 분할하여 처리하는 개념이다. 다양한 사물인터넷 서비스를 제공해야 하는 차세대 이동통신에 적합한 개념이지만 이제까지와 같이 전용 네트워크 장비를 통해 구현하는 것은 적합하지 않으며 이를 저가로 유연하게 구현하기 위해서는 새로운 개념의 네트워크 구성을 필요로 하게 된다.
Massive MTC란? 이러한 사물인터넷 서비스를 위한 사물간 통신 (machine-type communication, MTC)을 여러 가지 측면에서 분류할 수 있지만, 특히 연결성과 통신 요구 조건에 따라 분류한다면 크게는 Massive MTC와 Critical MTC로 분류할 수 있다[4]. 여기서, Massive MTC는 요구 데이터 용량이 작고 어느 정도의 지연(latency)이 허용되지만 매우 많은 수의 사물을 동시에 연결해야 하며, 각각의 사물이 통신에 소모할 수 있는 전력이 매우 제한적인 사물간 통신을 뜻하며, 예를 들어 스마트 미터, 위치 기반 수화물, 지능형 가로등 등의 센서 네트워크가 이러한 Massive MTC를 필요로 하는 대표적인 예에 속한다. 이에 비해 Critical MTC는 Massive MTC와 달리 매우 높은 신뢰성(ultra-high reliability)과 초저지연 (ultra-low latency) 특성을 요구하는 사물간 통신을 뜻하며 예를 들어 촉감 통신(tactile internet), 공장 자동화, 로봇 네트워크 등 센싱된 정보를 처리해 사물을 정확하고 빠르게 제어해야 하는 서비스들이 Critical MTC를 필요로 하는 대표적인 예에 속한다.
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참고문헌 (17)

  1. L. Atzori, A. Iera, and G. Morabito, "The internet of things: a survey," Computer Networks, vol. 54 pp. 2787-2805, Oct. 2010. 

    상세보기 crossref

  2. 민경식, "사물 인터넷(IoT)의 시장 정책동향 분석," 인터넷&시큐리티 이슈, pp. 3-33, 2012년 9월. 

  3. 신동희, 정재열, 강성현, "사물인터넷 동향과 전망," 인터넷정보학회지 제14권 제2호, pp. 32-46, 2013년 6월. 

    원문보기 상세보기

  4. IMT-2020 (5G) Promotion Group, "5G vision and requirements,"May, 2014. 

  5. R. Ratasuk, A. Prasad, Z. Li, A. Ghosh, and M.A. Uusitalo, "Recent advancements in M2M communications in 4G networks and evolution towards 5G," in Proc. 18th Inter. Confer. Intellig. Next Gen. Netw. (ICIN), Paris, Feb., 2015, pp. 52-57. 

  6. G. Fettweis, et. al.,"The tactile internet," ITU-T Technology Watch Report, Aug. 2014. 

  7. P. K. Agyapong et al., "Design Considerations for a 5G Network Architecture,"IEEE Commun. Mag., vol. 52, no. 11, Nov, 2014, pp. 65-75 

    상세보기 crossref

  8. S. Mazur, "The next generation innovation platform," http://netfutures2015.eu/wp-content/uploads/2015/04/5.Ericsson-Sara-Mazur-March-25-2014.pdf. 

  9. R. Jain and S. Paul, "Network virtualization and software defined networking for cloud computing: A survey", IEEE Commun. Mag., vol. 51, no. 11, pp.24 -31, Nov., 2013. 

    상세보기

  10. A. Chandra, et. al., "Decentralized Edge Clouds," IEEE Internet Computing, vol. 8, no. 5, pp. 70-73, Sep., 2013 

  11. Y. Saito, et. al., "Non-orthogonal multiple access (NOMA) for future radio access,"Proc. of IEEE VTC spring 2013, June, 2013. 

  12. H. Nikopour, and H. Baligh, "Sparse code multiple access,"IEEE 24th International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), London, Sep., 2013, pp. 332-336. 

  13. L. Lu, et. al., "An overview of massive MIMO: benefits and challenges,"IEEE J. Sel. Topic Sig. Proc., vol. 8, no. 5, Oct., 2014. 

  14. J. Koppenborg, H. Halbauer, S. Saur, and C. Hoek, "3D beamforming trials with an active antenna array," International ITG Workshop on Smart Antennas (WSA), Dresden, 7-8 Mar., 2012, pp. 110-114. 

  15. A. Sabharwal et al., "In-Band full-duplex wireless: Challenges and opportunities," arXiv:1311.0456. 

  16. P. Banelli, et. al., "Modulation Formats and Waveforms for 5G Networks: Who Will Be the Heir of OFDM?: An overview of alternative modulation schemes for improved spectral efficiency,"IEEE Signal Proc. Mag., vol. 31, no. 6, Nov., 2014. 

  17. N. Michailow et. al.,"Generalized frequency division multiplexing for 5th generation cellular networks,"IEEE Trans. Commun., vol. 62, no. 9, pp. 3045-3061, Sep., 2014 

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