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무선자원 운용방안에 따른 밀리미터파 대역에서의 드론형 기지국 성능분석
Performance Analysis of Drone-type Base Station on the mmWave According to Radio Resource Management Policy 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.14 no.5, 2019년, pp.917 - 926  

정민우 (국방기술품질원 품질경영본부)

초록
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현재 군 지휘통제를 위한 통신용도로 전술정보통신망 TICN이 개발되어 양산 및 보급중이나, 3.5세대 이동통신기술인 WiBro를 기반으로 하고 있어 실제 운용상황에서 기술적 한계가 드러나고 있다. 이에 따라 통신 가시선 확보 어려움 및 신속한 통신망 구성 제한과 같은 기술적 한계를 극복하기 위한 대안으로 드론형 기지국 플랫폼이 주목받고 있다. 본 연구에서는 밀리미터파 대역 중 셀룰러 통신용도로 가장 적합하다고 판단되는 28GHz 대역에서 드론형 기지국 운용을 구현한 시뮬레이션 성능평가를 수행하였다. 구체적으로는 다중 셀 토폴로지 상에서 주파수 재사용 및 스케줄링과 같은 무선자원 운용방안에 따른 기지국 전송률 및 단말 간 전송률 공정성의 변화양상을 분석하였고, 이를 통해 드론형 기지국 운용에 대한 통찰을 제공하고자 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

At present, TICN has been developed and distributed for military command control. TICN is known as the 3.5G mobile communication technology based on WiBro, which shows technical limitation in the field operation situation. Accordingly, the drone-type base station platform is attracting attention as ...

주제어

#드론형 기지국   #밀리미터파   #주파수 재사용   #스케줄링  

표/그림 (5)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 특히 공중과 지상 간의 통신에서는 가시선 확보가 용이하여 직진성이 강한 고주파 특성을 더욱 잘 활용할 수 있게 된다. 본 연구에서는 드론형 기지국 3차원 배치를 고려한 밀리미터파 통신망 시뮬레이터를 사용하여 주파수 재사용, 스케줄링 측면의 무선자원 관리방안에 따른 기지국 성능분석을 수행하였다. 이를 통해 밀리미터파 주파수 대역을 사용한 드론형 기지국의 복수 배치 시나리오에서 기지국 전송률 및 단말 간 전송률 공정성이 접속 단말 수 및 무선자원 운용 정책에 따라 변화하는 양상에 대해 알아보았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
TICN의 기술적 한계는 무엇인가? 5세대 이동통신기술인 WiBro를 기반으로 하고 있기 때문에 현 시점의 이동통신 서비스에 비해 다음과 같은 기술 적 한계점을 가지고 있다. 먼저 다단계 중계 노드로 인한 통신 지연 문제가 발생할 수 있고, 무선장비의 서비스 지역 이탈 시 통신이 불가능해지고 타 장비로 의 핸드오버가 불가하다는 한계점이 있다. 또한 가시선(LoS, Line of Sight) 통신으로 데이터 교환이 이루어지는데 산악 지형이 많은 국내 지형으로 인해 통신 가시선을 확보하기 어려운 상황에 놓일 개연성이 크다. 그리고 신속한 노드 통신망 구성이 제한되고 기동 간 환경적 요인으로 인한 노드접속에 어려움이 발생 할 수 있어 전술단위 부대에 대한 적시적 전술통신 제공에 한계가 있다[1]. 이에 대해 유연한 망 설치 및 가시선 확보를 용이하게 하여 현재 발굴된 TICN의 운용상 한계점을 극복하기 위한 수단으로 드론형 플랫폼을 대안으로 제시할 수 있다.
round robin 스케줄러는 무엇인가? 먼저 round robin(이하 RR) 스케줄러는 채널 상태 와는 무관하게 단위 무선자원을 단말들이 순차적으로 점유하는 스케줄링 방식이다. 자원분배 측면에서 단말들에게 높은 공정성을 제공할 수 있지만, 순서대로 임 의의 무선자원이 배분되므로 시스템 용량이 감소하게 된다.
드론 플랫폼의 장점은 무엇인가? 드론 플랫폼은 높은 이동성과 운영의 간편함, 범용성이 장점으로 5G 기반 재난현장탐사 장치 및 MANET 라우팅 프로토콜을 적용한 교통위반 단속 장치와 같이 통신과 결합한 활용 가능성에 대해 활발 히 연구되고 있다[2-3]. 그리고 군용 통신망에서 현재 에 비해 높은 전송률을 보장하기 위해서는 넓은 대역 폭 확보가 필수적인데, 밀리미터파와 같이 높은 주파 수 대역을 채택 시 수백 MHz 이상의 주파수 대역폭을 수월하게 확보하여 고속 데이터 전송을 달성할 수 있다.
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참고문헌 (18)

  1. J. Cho, J. Oh, D. Kim, J. Lee, and J. Kim, "Space/Air Based Mobile Network Core Technology," Information and Communication Mag., vol. 33, no. 11, 2016, pp. 65-72. 

  2. K. Nam and M. Jang, "A Study on the Exploration Device of the Disaster Site Using Drones," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 14, no. 3, 2019, pp. 579-586. 

  3. J. Jo, "Performance Comparison among MANET Routing Protocols of Drone Patrol Network for Traffic Violation Enforcement on a Highway," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 13, no. 1, 2018, pp. 107-112. 

  4. S. Chandrasekharan, A. Al-Hourani, K. Gomaz, S. Kandeepan, R. Evans, L. Reynaud, and S. Scalise, "Performance Evaluation of LTE and WiFi Technologies in Aerial Networks," IEEE Globecom Workshop, Washington, DC, USA, 2016, pp. 1-7. 

  5. I. Jeong, "Implementation of System Level Simulator for Performance Analysis of mmWave," M.S. Thesis, Hanyang University, 2017. 

  6. M. Kulkarni, S. Singh, and J. Andrews, "Coverage and Rate Trends in Dense Urban mmWave Cellular Network," IEEE Global Communication Conf., Austin, USA, Dec. 2014, pp. 3809-3814. 

  7. A. Nassar, A. Sulyman, and A. Alsanie, "Radio Capacity Estimation for millimeter wave 5G Cellular Network Using Narrow Beamwidth Antennas at the Base Station," Int. J. of Antennas and Propagation, vol. 2015, Article ID 878614, 2015, pp. 1-6. 

  8. R. Ford, M. Zhang, S. Dutta, M. Mezzavilla, S. Rangan, and M. Zorzi, "A Framework for End-to-End Evaluation of 5G mmwave Cellular Networks in ns-3," Workshop on ns-3(WNS3), Seattle, WA, USA, 2016, pp. 85-92. 

  9. S. Hussain, "Dynamic radio resource management in 3GPP LTE," M.S. Thesis, Blekinge Institute of Technology, 2009. 

  10. C. Han, K.C. Beh, M. Nicolaou, S. Armour, and Doufexi, "Power efficient dynamic resource scheduling algorithms for LTE," IEEE Vehicular Technology Conf. Fall, Ottawa, Canada, Sept. 2010, pp. 1-5. 

  11. R. Kwan, C. Leung, and J. Zhang, "Multiuser Scheduling on the Downlink of an LTE Cellular System," Research Letter in Communication, vol. 2008, Article ID 323038, 2008, pp. 1-4. 

  12. S. Schwarz and C Mehlfuhrer, "Low Complexity Approximate Maximum Throughput Scheduling for LTE," 44th Asilomar Conf. on Signal, systems and Computers, Pacific grove, USA, Nov. 2010, pp. 1563-1569. 

  13. G. Yu, Z. Zhang, P. Qiu, and P. Cheng, "Fair Resource Scheduling Algorithm for Wireless OFDM Systems," Int. Conf. on Communications, Circuits and Systems, Hong Kong, China, 2005, pp. 374-377. 

  14. L. Zheng, G. Youjun, T. Hui, and Z. Ping, "A Cross-Layer Fair Resource Scheduling Algorithm for OFDMA System," IEEE Region 10 Conf. (TENCON), Hong Kong, China, Nov. 2006, pp. 1-3. 

  15. S. Lee, "Fixed Service Frequency Usage Trends and Implications for 5G Transmission Networks," Information and Communication Broadcasting Policy, vol. 30, no. 19, 2018, pp. 1-24. 

  16. J. Lee, Y. Song, E. Choi, and J. Park, "mmWave Cellular Mobile Communication for Giga Korea 5G project," 21st Asia-Pacific Conf. on Communications, Kyoto, Japan, Oct. 2015, pp. 179-183. 

  17. N. Sung and Y. Choi, "Fast Intra-Beam Switching Scheme Using Common Contention Channels in Millimeter-Wave Based Cellular Systems," Int. Conf. on Advanced Communication Technology, Pyeongchang, South Korea, Jan. 2016, pp. 760-765. 

  18. R. Jain, D. Chin, and W. Hawe, "A Quantitative Measure of Fairness and Discrimination for Resource Allocation in Shared Computer Systems," Technical Report, 1984. 

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