초록 ▼

연구개요
무인 항공기를 활용한 공중 기지국 시스템의 도입에 대한 연구를 다루고 있다. 본 시스템은 무선 통신 기능을 강화하여 사용자에게 비용적으로 효율적인 통신을 제공하고, 신속하게 이동하여 신뢰성 있는 서비스를 제공하며, 도로 통신 품질 저하 문제를 해결하기 위해 무선 항공기가 임시 기지국 역할을 수행하게 한다. 또한, 기계학습 기반 선제적 핸드오버 기법을 지원하여 핸드오버 성능을 개선하고 핸드오버 중단 시간을 최소화한다. 이를 통해 무인 항공기를 활용한 공중 기지국 시스템이 비용 효율성, 안전성, 그리고 효율성 측면에서

연구개요
무인 항공기를 활용한 공중 기지국 시스템의 도입에 대한 연구를 다루고 있다. 본 시스템은 무선 통신 기능을 강화하여 사용자에게 비용적으로 효율적인 통신을 제공하고, 신속하게 이동하여 신뢰성 있는 서비스를 제공하며, 도로 통신 품질 저하 문제를 해결하기 위해 무선 항공기가 임시 기지국 역할을 수행하게 한다. 또한, 기계학습 기반 선제적 핸드오버 기법을 지원하여 핸드오버 성능을 개선하고 핸드오버 중단 시간을 최소화한다. 이를 통해 무인 항공기를 활용한 공중 기지국 시스템이 비용 효율성, 안전성, 그리고 효율성 측면에서 효과적인 무선 통신 인프라 구축에 기여할 수 있다.

연구 목표대비 연구결과
본 시스템의 시뮬레이션을 위한 5G 무선 네트워크를 구축한다. 고정 기지국인 gNodeB (즉 gNB)와 이동 기지국인 드론이 포함되어 있다. 연구에서는 네트워크 품질(QoS)과 사용자 경험(QoE)을 개선하기 위해 eNodeB를 gNodeB로 교체하고, 4G-LTE 통신이 아닌 5G 통신 기반으로 OMNeT++에서 시뮬레이션을 수행하였다. SUMO를 사용하여 차량 노드를 모델링하고, INET Framework, Veins, Simu5G 프로그램을 활용하여 시뮬레이션을 진행하였다.

핸드오버의 작동 시점을 판단하기 위해 차량으로부터 수집한 신호의 RSSI(Received Signal Strength Indicatior) 또는 RSRP(Reference Signals Received Power)를 활용하였다. RSSI 값은 로그 거리 경로 손실 모델을 사용하여 계산되었다. 기지국으로부터 전송되는 RSRP 데이터를 100ms 간격으로 이용한다. 이 데이터의 노이즈를 줄이기 위해 칼만 필터를 적용하여 음영효과와 페이딩 효과를 완화시킴으로써 정확한 정보를 얻을 수 있었다.

RNN(Recurrent Neural Network) 기반의 LSTM(Long Short-Term Memory)을 사용하여 예측된 RSRP 값과 칼만 필터링된 RSRP 값이 근접함을 확인하였다. 이를 통해 핸드오버 과정에서 노이즈 부분이 현저히 감소하였다.

본 연구를 통해 5G 네트워크에서 드론 같은 무인 항공기와 AI와의 결합이 핸드오버 성능을 향상시키는 데 유리함을 확인할 수 있었다. AI를 활용한 시뮬레이션은 더 높은 Throughput을 제공하며, 네트워크의 효율성을 개선할 수 있었다. 또한, 핸드오버 시점 판단을 위한 RSSI 신호 처리를 통해 노이즈를 감소시키고 정확한 핸드오버 시점을 판단할 수 있었다.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구의 결과는 5G 무선 네트워크에서의 핸드오버 기술 개발과 네트워크 성능 향상에 기여할 수 있다. AI와의 결합을 통해 네트워크 QoS와 QoE를 개선하고, 이동 기기의 원활한 통신을 지원할 수 있는 기반을 마련할 수 있다. 무선 통신 환경에서 효율적이고 신뢰성 있는 핸드오버를 구현하기 위해서는 AI와 같은 기술의 도입과 핸드오버 성능을 모니터링하는 체계적인 접근이 필요하며, 이를 위한 시뮬레이션 기반의 연구는 중요한 역할을 수행하였다.

결과적으로, 본 연구는 5G 무선 네트워크에서의 핸드오버 성능 향상을 위해 무인 항공기와 AI를 활용한 시뮬레이션 연구로서, 무선 통신 기술의 발전과 사용자 경험 개선을 위한 중요한 기여를 제공한다. 향후 무인 자동차의 5G V2X를 통해 차량 간의 통신과 차량과 인프라 간의 통신에서 핸드오버 성능 향상을 위해 연구할 계획이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 7
• 3) 목표 달성 수준 ... 7
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 7
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 7
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 8
• 6. 자체점검표 ... 8
• 7. 참고문헌 ... 9
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 12
• 끝페이지 ... 26