차세대 이동통신 시스템에서 이동단말에 대한 착호를 설정하기 위해서는 위치관리가 필요하다. 기존의 동적 위치관리 기법에서는 시간, 거리, 이동회수와 같은 단편적인 이동 특성을 위치갱신의 기준으로 채택하였다. 이런 기법들은 다양한 이동성을 갖는 이동단말에 대해서 그 위치관리 비용의 편자가 크다. 가장 효율적인 것으로 알려져 있는 거리기반 기법은 이동거리만을 위치관리의 기준으로 택함으로서 이동이 적은 이동단말에 대해서는 갱신비율이 현저히 낮아짐으로서 그 비용이 작지만, 반대로 이동성이 많은 경우에는 갱신비용이 커진다. 따라서 본 논문에서는 위의 거리기반 기법의 이런 단점을 개선하면서 이동단말의 이동성을 이동거리와 시간에 의해 결정되는 속도로 나타내고, 그 속도에 따라 거리 임계값 및 시간 임계값을 조정하여 위치갱신 및 페이징을 수행하는 새로운 위치관리 기법을 제안한다. 세안된 기법의 효율성을 제시하기 위하여 분석적 모델 및 수치적 결과를 통하여 제안하는 기법과 기존의 거리기반 기법의 총 비용을 구하였으며, 그 결과 제안된 기법은 가변적인 속도 변화를 보여주는 이동단말의 이동성에 대하여 효율적임을 보여 준다.
3G LTE 이동통신 시스템은 패킷 데이터 전송에 기반을 둔 다양한 서비스 지원을 목표로 하는 기술로서 최대 20MHz 대역폭 기준 하향링크 최대 전송속도 100Mbps, 상향 링크 50Mbps의 전송속도를 지원한다. 그리고 데이터 전송 효율 향상, 효율적인 주파수 자원 이용, 이동성, 낮은 latency, 패킷 데이터 전송에 최적화된 기술과 서비스 품질보장 등을 제공한다. 3G LTE 시스템은 기존 시스템에 비해 주파수 및 고속의 멀티미디어 서비스를 효율적으로 사용하는 IP 네트워크로 진화되는 이동통신 시스템이다. 3G LTE 이동통신 단말은 대역폭 20MHz 기준으로 이동속도 120km/h에서 하향링크 30 Mbps, 상향링크 15Mbps의 데이터 전송속도를 지원한다. 또한, 고품질 및 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하는 단말로서 3.5세대인 HSDPA에 반해 모바일 영상 서비스가 본격적으로 제공되는 3G LTE 이동통신 시스템의 단말이다. 본 고에서는 3G LTE 이동통신 시스템 단말 플랫폼 기술 동향과 전망에 대하여 논의한다. II장에서는 3G LTE 표준 규격을 기반으로 구현하는 3G LTE 이동통신 시스템 및 단말 플랫폼을 서술하며, III장에서는 국ㆍ내외 단말 플랫폼 기술 동향에 관한 내용을 기술한다. IV장에서는 향후 발전 전망에 대해 살펴보고, 마지막으로 결론을 맺고자 한다.
본 논문에서는 계층셀 시스템에서 이동단말의 속도에 따른 채널 할당 기법이 갖는 QoS 차이를 극복하기 위하여 두가지 핸드오프 우선 순위 기법을 제안한다. 첫 번째 기법은 매크로셀에 고속 핸드오프 호를 위한 전용채널을 할당하여 고속 단말의 핸드오프 강제 종료율을 낮추어 줌으로써 서로 다른 속도 그룹에 속한 단말들에게 동일한 서비스 품질을 유지할 수 있도록 한다. 두 번째 제안하는 기법에서는 시스템 내 트래픽 양의 증가시에 발생하는 핸드오프 호의 성능 저하를 방지하기 위하여 마이크로셀 경계에 핸드오프 호를 위한 큐를 도입한다. 시뮬레이션 결과 핸드오프 호 강제 종료율에 있어서 높은 성능 개선을 보이며 특히 저속 단말에 준하는 수준으로 고속 단말의 QoS를 보장하였다. 또한 오버플로우 대 테이크백 비율(the ratio of take-back to overflow)을 고려할 때 기존 방식에 비하여 제안하는 방식에서 보다 많은 호가 올바른 셀 계층에서 진행하게 되어 전체 시스템의 효율을 높이는 것을 확인하였다.
IMT-Advanced 무선전송 시스템 단말모뎀 플랫폼은 다중 반송파 변조 기술, 채널 부호화 기술, 셀 탐색/동기 기술 등 핵심이 되는 요소 기술인 고속 무선 전송 기술을 구현할 수 있는 하드웨어 구조, 기능 및 인터페이스를 설계 제작하였다. 상기 단말모뎀 플랫폼에서는 기저대역 모뎀 물리계층 기능인 변조, 복조, 부호, 복호, 동기를 위한 각각의 FPGA가 실장되는 Daughter Board 형태로 구성되어 L1 기저대역 모뎀 장치에 실장된다. 그리고 PHY 계층(L1)부터 MAE 계층(L2), RRC 계층(L3)까지의 하드웨어 및 소프트웨어 수행을 지원한다. 4G용 단말모뎀을 개발하기 위하여 상용화 이전에 LTE-Advanced 테스트 베드용 단말모뎀 플랫폼을 개발하여 20 MHz 대역폭을 적용 3 km/h의 저속 이동속도에서는 최대 110 Mbps를 수신하고, 최대 55 Mbps를 송신한다. 그리고 120 km/h의 고속 이동속도에서는 최대 55 Mbps를 수신하고, 최대 28 Mbps를 송신한다. 상기 성능을 만족하는 단말모뎀 플랫폼이 개발되면 IMT-Advanced 단말모뎀 플랫폼 기술을 확보하게 된다. 따라서 이동통신 분야에서 기술적인 우위와 시장 선점을 위하여 요소기술 IPR을 확보하고, IMT-Advanced의 표준화 과정에서 이를 국제 표준으로 반영하여 로열티 창출 효과 및 기술 경쟁력을 확보하게 될 것이다. 아울러, LTE 사용자들은 대용량의 고속, 멀티미디어 송 수신을 가능하게 하는 기술로 2010년 이후 가상 현실 서비스, 3D 게임, 센싱 등 사물과 사물이 통신하는 유비쿼터스 서비스로 발전할 것으로 전망한다.
최근 정보통신기술을 포함한 IT 기술의 발전은 매우 빠른 속도로 전개되어 가고 있으며, 이러한 기술 발전에 힘입어 매우 다양한 형태의 통신단말들이 지속적으로 출현하고 있다. 향후 통신환경은 광대역통합망(BcN)의 발전에 따라 지속적으로 변화되리라 예상되며, 이에 따라 통신단말기술의 발전도 병행되리라 예측된다. 본 논문은 현재까지의 통신단말기술에 대해 유형별로 분류하여 살펴보고, 향후 단말기술의 발전 방향을 조망해보고자 한다.
이동 무선 환경에서 핸드오버 특히, 이종 망이 중첩된 네트워크 환경에서의 핸드오버는 서로 다른 서비스 특성과 서비스 영역의 영향을 받는다. 핸드오버로 인한 서비스 단절 현상과 서비스 품질 저하를 방지하기 위해서는 서비스 요구 사항(bandwidth, throughput, delay 등)을 지속적으로 유지시킬 수 있는 자원 예약 알고리즘은 필수적인 요소이다. 자원 예약은 이동 단말의 핸드오버 처리 시간과 자원 낭비를 최소화시키기 위해 사전에 미리 진행되어야 하는데, 이는 단말의 위치 정보, 이동 속도 이동 경로, 서비스 요구 사항, 주변 셀 정보 등이 개개의 단말과 서비스에 대한 정확한 예측과 높은 신뢰도를 바탕으로 이루어져야 한다. 본 논문에서는 단말 이동에 따른 셀 변경 확률 및 셀 선정 알고리즘을 기반으로 이동 속도별 서비스 계층을 두어 특정 속도에 대해 핸드오버를 효과적으로 처리하고, 네트워크 오버헤드 및 자원 낭비를 최소화시킬 수 있는 사전 자원 예약 알고리즘을 제안한다. 또한 3개 계층으로 구성된 네트워크 모델 상에서 가상 시나리오에 따라 PMS(Predictive Mobility Support) 및 VCDS(Velocity and Call Duration Support scheme)와의 성능 비교를 통해 제안 알고리즘의 효율성을 살펴본다.
무선 LAN상에서의 단말들의 기존의 처리율은 기지국과 단말간의 지연을 고려하지 않았으나 본논문에서는 CSMA/CA의 특성에 적합한 전송 지연을 고려할뿐만 아니라 DCF 처리율은 백오프가 발생될 확률과 관련되며 이는 각 단말에서의 충돌에 의한 재전송 확률을 고려하였다. 본 논문에서는 재전송 과정에 최대 백오프를 두어 최대한 패킷 간의 충돌을 방지하기 위함이며 이와 관련된 과정을 마르코프 체인 모델에 적용시켜 전송이 성공적으로 이루어질 확률을 구하고 이를 한 기지국에 대한 단말수별로 BER,Eb/No대 처리율을 속도별로 시뮬레이션하여 OFDM 기반 무선 LAN 환경에서 패킷 처리율이 최대가 되는 단말수,속도,패킷 크기에 따른 이상적인 환경이 아닌 무선 LAN의 최적 요소를 구할 수 있었다.
셀룰러 단말의 에너지 효율을 높이기 위하여 플로킹(flocking) 모델을 기반으로 상향링크 송신전력 제어 알고리즘을 제안한다. 플로킹 모델에서 각각의 새가 주변 새들의 평균 속도로 자신의 속도를 맞추어 나가는 것처럼, 각 셀의 단말은 주변 셀 동일 채널 단말들의 상향링크 전송률의 평균값과 자신의 상향링크 전송률이 같도록 송신 파워를 분산적으로 제어한다. 모의실험 결과 제안한 상향링크 송신전력제어 방법은 낮은 아웃티지 확률을 유지하면서 단말의 전력소비를 효과적으로 낮추어 단말의 에너지 효율을 향상시킨다.
최근 무선 인터넷 서비스의 활성화와 함께 모바일 환경에서 브라우저의 사용이 급증하고 있으며, 모바일 사용자들은 PC 수준의 품질을 요구하고 있다. 이에 따라 모바일 웹브라우저도 WAP 방식이 아닌 풀브라우징(full browsing) 방식으로 전환되고 있다. 하지만, 모바일 단말 환경에서 웹브라우저의 성능에는 많은 제약사항이 존재하며, 부족한 메모리, 저 사양의 CPU, 낮은 네트워크 속도, 그리고 브라우저의 엔진 문제 등으로 인해 여전히 사용자들의 브라우저 로딩에 대한 체감 속도는 낮은 편이다. 본 논문에서는 저사양 휴대 단말 환경에서의 브라우저 로딩 속도를 개선할 수 있는 방안을 제시한다. 제안 방식에서는 텍스트와 이미지 등 데이터 타입을 분류하여 부하가 적게 걸리는 텍스트 레이아웃을 먼저 보여줌으로써 사용자의 체감속도를 향상시키고, 아울러 이미지가 커서 렌더링(rendering) 시간이 오래 걸리는 경우 이미지를 축소하거나 화질을 낮추는 방식으로 렌더링 부하를 줄여서 페이지 로딩 시간을 단축시키는 방법을 사용한다. 실험 결과, 제안 기법을 사용하는 경우 현재 사용하는 방법에 비해 이미지가 적은 Web 페이지의 경우 1st drawing 77.04%, full drawing 5.47%, 이미지가 많은 페이지의 경우 26.32%의 로딩 시간을 단축시킬 수 있음을 확인하였다.
현재의 무선 인터넷 서비스는 낮은 전송 속도 및 QoS 때문에 문자 기반의 서비스를 제공하고 있다. 또한 다양한 무선 인터넷 규격간의 호환성 결여로, 양질의 컨텐츠와 이동 단말의 수급에 어려움을 겪고 있다. 그러나 3세대 이동통신망은 현재의 2세대 망과는 달리 높은 전송 속도와 향상된 이동 단말 기능이 제공되기 때문에, 우선 인터넷과 동일한 수준의 다양한 멀티미디어 서비스가 제공될 것이며, 이를 위하여 3GPP(3GPP2), WAP, W3C, IETF 등 표준화 단체에서 무선 인터넷에 적합한 기술 표준 제정 작업 중에 있다 본 고에서는 3세대 이동 통신망에서 무선 인터넷 서비스를 제공하기 위한 요구 사항을 정리하고, 관련 표준의 현황과 3세대 이동 통신망에의 적용방안에 대하여 기술하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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