전 세계적으로 통신체계 및 무선기기사용이 활성화됨에 따라 2.4GHz의 동일 대역을 사용하는 기기간의 간섭현상이 발생하게 되었다. 최근 기존의 전통 산업에 가상현실 기술을 접목한 신규 융합 콘텐츠 기술 발전으로, 교육, 전시, 방송, 테마파크 등 다양한 분야의 적용이 가능하며 연 평균 14% 이상의 성장률을 예상하고 있다. 가상현실 기기의 경우 부가적으로 모션센서나 무선 조이스틱을 이용하며 블루투스 통신을 이용하는 것으로 나타난다. 이에 따라 가상현실 기기에 사용되는 무선기기들과 현재 상용화된 와이파이 기반의 무선랜 사이의 간섭영향을 분석하였다. 간섭영향을 분석하기 위해 간섭시나리오와 확장된 하타 전파모델을 설정하였다. 몬테카를로 기반의 시뮬레이션을 수행하여 무선랜을 통하여 와이파이통신을 할 경우의 발생하는 간섭확률에 대해 분석하고, 가상현실 기기와 무선랜이 공존할 때 허용 가능한 가상현실 기기의 개수를 도출하였다.
전 세계적으로 통신체계 및 무선기기사용이 활성화됨에 따라 2.4GHz의 동일 대역을 사용하는 기기간의 간섭현상이 발생하게 되었다. 최근 기존의 전통 산업에 가상현실 기술을 접목한 신규 융합 콘텐츠 기술 발전으로, 교육, 전시, 방송, 테마파크 등 다양한 분야의 적용이 가능하며 연 평균 14% 이상의 성장률을 예상하고 있다. 가상현실 기기의 경우 부가적으로 모션센서나 무선 조이스틱을 이용하며 블루투스 통신을 이용하는 것으로 나타난다. 이에 따라 가상현실 기기에 사용되는 무선기기들과 현재 상용화된 와이파이 기반의 무선랜 사이의 간섭영향을 분석하였다. 간섭영향을 분석하기 위해 간섭시나리오와 확장된 하타 전파모델을 설정하였다. 몬테카를로 기반의 시뮬레이션을 수행하여 무선랜을 통하여 와이파이통신을 할 경우의 발생하는 간섭확률에 대해 분석하고, 가상현실 기기와 무선랜이 공존할 때 허용 가능한 가상현실 기기의 개수를 도출하였다.
As a communications system and using the wireless devices is increased at the world, the interference among devices at 2.4GHz band become issue. New complex content technology as education, concert, broadcast, thema-park are developed between Virtual Reality technology and tradition. That is expect ...
As a communications system and using the wireless devices is increased at the world, the interference among devices at 2.4GHz band become issue. New complex content technology as education, concert, broadcast, thema-park are developed between Virtual Reality technology and tradition. That is expect an annual growth rate of more than 14%. Almost Virtual Reality devices use motion sense or a wireless joystick. Therefore it is necessarily to analyze the coexistence between Virtual Reality devices and Wi-Fi in the ISM band. The interference scenario and propagation of the Extended Hata Model was established to analyze the interference from WLAN into Virtual Reality devices. Through simulation results based on Monte-Carlo principle, separation frequency was obtained to protect WLAN interference from Virtual Reality devices.
As a communications system and using the wireless devices is increased at the world, the interference among devices at 2.4GHz band become issue. New complex content technology as education, concert, broadcast, thema-park are developed between Virtual Reality technology and tradition. That is expect an annual growth rate of more than 14%. Almost Virtual Reality devices use motion sense or a wireless joystick. Therefore it is necessarily to analyze the coexistence between Virtual Reality devices and Wi-Fi in the ISM band. The interference scenario and propagation of the Extended Hata Model was established to analyze the interference from WLAN into Virtual Reality devices. Through simulation results based on Monte-Carlo principle, separation frequency was obtained to protect WLAN interference from Virtual Reality devices.
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문제 정의
가상현실 컨트롤러에 내장된 Bluetooth통신과 Wi-Fi통신의 무선단말기와 무선랜의 경우 모두 2.4GHz의 ISM대역을 사용하고 있으며, 본 논문에서는 동일 주파수대역의 사용으로 간섭현상이 야기될 것으로 예상되어 가상현실 컨트롤러와 무선랜 간의 간섭영향을 연구하였다.
제안 방법
무선 블루투스 기기와 Wi-Fi 무선단말기 사이의 간섭분석 시나리오는 그림 3과 같이 간섭원의 송신기를 가상현실 컨트롤러 기기로 하고 수신기를 단말기로 설정하였다. 또한 희생원의 송신기는 무선랜으로 두고 수신기는 간섭원의 수신기인 단말기로 설정하였다.
본 연구에서는 총 20,000회의 반복 시행을 통해 심캣 시뮬레이션이 진행되었으며, 아래의 그림 8은 반복 시행 1000회까지의 dRSS와 iRSS의 신호전력 값을 그래프로 나타낸 것이다.
실내 도심지의 전파환경을 모델로 한 확장된 Indoor Hata 형식의 전파모델을 배경으로 설정하여, 분석 툴인 심캣을 기반으로 한 시뮬레이션 실험을 통하여 가상현실 컨트롤러와 Wi-Fi 무선랜 사이의 보호주파수와 Wi-Fi 송·수신기의 거리에 따른 허용 가능한 가상현실 컨트롤러 기기의 수를 도출하였다.
심캣을 이용한 시뮬레이션은 여러 번의 반복 시행을 통하여 각 시행마다 dRSS(desire Receive Signal Strength)와 iRSS(intefere Receive Signal Strength)의 비를 구하고 C/I(Carrier to interference)와 비교하여 간섭여부를 판정하고, 전체 이벤트 횟수에서 간섭 상황이 발생하는 횟수를 확인하여 간섭확률을 구하는 것으로 C/I는 15dB로 설정하였다[3].
위의 그래프에서 얻어진 결과처럼 각 시행마다 dRSS와 iRSS의 비를 구하고 C/I(Carrier to interference)와 비교하여 간섭여부를 판정하고, 전체 시행 횟수에서 간섭 상황이 발생하는 횟수를 확인하여 간섭확률을 구하는 과정을 통하여 간섭확률이 5%이하를 만족하는 보호주파수를 도출하였다.
첫 번째 시나리오는 간섭원의 송신기인 가상현실 컨트롤러 기기가 희생원의 수신기인 무선단말기에 미치는 간섭영향을 분석하도록 설정하였다.
대상 데이터
4GHz 대역은 ISM대역으로 비면허 대역에 해당하여 다양한 무선기기들이 함께 주파수를 사용하고 있다. 다양한 Wi-Fi통신기기 중 대표적인 무선단말기를 실험대상으로 선정하였으며, 무선랜 성능 파라미터를 표 2에 나타내었다[3].
이론/모형
본 연구에서는 다양한 ISM기기 중에서 대표적인 Wi-Fi(Wireless Fidelity) 통신기기인 무선랜과 블루투스 통신기기 중 가상현실 기반의 컨트롤러 기기 사이의 상호공존을 분석하기 위해 상호간섭영향을 몬테카를로 기반의 심캣 (Spectrum Engineering Advanced Monte Carlo Analysis Tool; SEAMCAT)을 이용하여 시뮬레이션 분석하였다.
전파모델은 식 3,4에 제시한 Indoor Hata model을 사용하였다[9].
성능/효과
첫 번째 시나리오에서 간섭확률을 통하여 2425MHz에서 희생원의 송·수신기의 거리에 상관없이 간섭확률이 크게 감소하는 것을 알 수 있다.
희생원의 송·수신기의 거리가 가까울수록 허용가능한 간섭원의 기기 수가 증가하는 것을 확인하였으며, 송·수신기의 거리가 1M일 경우, 간섭원의 주파수가 2424MHz의 경우에는 10대, 2425MHz의 경우 26대의 간섭원을 희생원 송신기 기준으로 반경 10M 이내에서 랜덤하게 분포할 수 있다. 그리고 간섭원의 주파수가 2424MHz의 경우 희생원의 송·수신기의 거리가 최소 5M 반경에 있어야 하며, 2425MHz의 경우 최소 8M 반경에 위치할 때 간섭확률 5%이하를 만족할 수 있다.
후속연구
본 논문은 현재 대중화되어 보편적으로 사용하고 있는 Wi-Fi통신기기로부터 새로 등장한 가상현실 시스템을 보호하기 위한 방안을 마련하는 기초 자료로 활용 가능할 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
블루투스통신이란?
블루투스통신은 저비용 트랜시버 마이크로 칩 기반의 짧은 거리와 저전력으로 설계된 통신 표준이다. 또한 근거리에 있는 2개 혹은 그 이상의 장치 간에 낮은 대역폭으로 정보를 교환하는 경우에 유용하며, 향후 최대 전송거리가 100M로 근거리 뿐 아니라 멀리까지 지원도 가능하며 블루투스를 통하여 외부에 있는 사용자나 클라우드 서비스를 연결해주는 역할을 감당하면서 블루투스의 역할도 커지고 있다.
ISM 대역이란?
위의 Wi-Fi 통신이나 블루투스 통신의 경우, 주로 ISM대 역을 사용한다. ISM(Industrial, Scientific and Medical) 대역은 산업, 과학 및 의료 목적으로 할당된 대역으로 전파사용에 대한 허가를 받을 필요가 없어 저전력의 전파를 발산하는 개인 무선기기에 많이 사용되고 있는 대역이다.
2014년 모바일 인터넷 접속방법 중 무선인터넷을 통한 접속 규모는 어느 정도 인가?
이에 따라 무선단말기 사용자 또한 증가하고 있으며, 무선인터넷 사용자 수도 계속해서 증가하고 있다. 2014년 모바일 인터넷 접속방법의 경우 Wi-Fi를 통한 인터넷 접속이 83.7%로 높은 수치를 나타냈다[1]. 또한 Wi-Fi 기술이 무선 단말기 시장에서 가장 빠르게 성장하고 있음을 확인할 수 있으며 상당히 상용화 되어있다.
참고문헌 (8)
한국인터넷진흥원, 2014년_무선인터넷이용실태조사, 2014.
BK3231 Bluetooth HID SoC Datasheet,BEKEN,2011
MRF24WB0MA/MRF24WB0MB Data Sheet 2.4 GHz IEEE 802.11b.
Tanim M. Taher, Symbol Shaping for Barker Spread Wi-Fi Communications, IEEE International Conference, Jun, 2007.
김성권,Monte-Carlo 기반의 간섭분석에 관한 연구, 한국전자통신학회, Vol.3, no.2, pp58-64,2008.
HJ Yun 외 2명, A Study on the Establishment and the Management of Safety Training Environment on based Virtual Reality, 한국가스학회,춘계학술대회, 2016
박상준 외 2명, SEAMCAT 기반 전파 간섭 평가 도구 개발,대한전자공학회,추계학술대회,pp266-pp269,2013.
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