본 논문은 이동통신 네트워크에서 WiMAX 백홀 구현에 관한 것이다. 최근에 대부분의 ISP들은 T1/E1 및 디지털 가입자 회선(DSL)을 이용하여 Wi-Fi 백홀을 구축하고 있다. WiMAX가 이동통신 백홀의 대안으로 설치된다면, 설치 및 운용비가 대폭 절감될 것이다. 그리고 유선통신 인프라가 구축되어 있지 않은 서비스 지역을 커버하기 위한 비용 효율적인 솔류선중 하나가 될 것이다. WiMAX는 Base Station, Subscriber Station, 그리고 Relay에 사용될 수 있다. 본 논문에서 WiMAX 서버와 WiMAX SS를 구성하여 NAT 및 Port Forwarding 기능을 이용하여 상 하향에서 성능이 측정되었다.
This paper presents the coexistence issues between M-WiMAX TDD and WCDMA FDD systems. To improve the M-WiMAX system performance and to reduce the adjacent channel interference to WCDMA FDD system, transmit and receive beamforming techniques are applied in the base stations of M-WiMAX system. Furthermore, we propose an adjacent channel interference modeling methodology, which captures the effect of transmit beamforming on the adjacent channel interference. Besides, we verify the performance improvement in the uplink of WCDMA system due to the transmit beamforming in M-WiMAX downlink based on the proposed adjacent channel interference modeling methodology. We also verify the performance enhancement due to the receive beamforming in the uplink of M-WiMAX system through system level Monte Carlo simulations, considering random user position, the effect of shadowing and multi-path fading channel. Discussions on the gain of applying transmit and receive beamforming in M-WiMAX system comparing the case of SISO system are also included. Furthermore, we present the performance of cosited M-WiMAX and WCDMA systems, considering commercial deployment, additional channel filter at base stations and the effects of TxBF and RxBF.
현재 무선 인터넷 접속 서비스는 3G 이동 통신 네트워크, mobile WiMAX, WiFi 등을 통해 언제 어디서든 이루어지고 있다. 다양한 무선 네트워크가 혼재해 있는 환경에서 사용자는 상황에 따라 네트워크를 선택할 수 있어야 하며 또한 동종 또는 이기종 네트워크간 이동성 지원도 필요로 하고 있다. 이러한 이유로, 서비스 지역이 가장 넓은 3G 네트워크를 주축으로 3G-mobile WiMAX(IEEE 802.16e)와 3G-WiFi(IEEE 802.11)에 대한 연동 방안들이 많이 연구되어 왔다. 그러나 최근 넷북, 전자책, 스마트폰 등의 등장과 함께 무선 인터넷 사용이 늘면서 mobile WiMAX와 WiFi 서비스 지역이 급속히 증가하고 있으며 특히 인터넷 전화 서비스와 같은 실시간 애플리케이션 사용이 가능해 짐에 따라 전통적인 음성 서비스를 하는 3G 이동 통신 네트워크의 비중은 점차 줄고 무선 인터넷 접속네트워크인 mobile WiMAX나 WiFi는 그 비중이 점차 커지고 있다. 따라서 본 논문에서는 mobile WiMAX와 WiFi간 이동성 지원과 핸드오버 지연을 최소화 하는 PMIPv6(Proxy Mobile IPv6) 기반의 핸드오버 방안을 제안한다. 제안한 방안에서 이동 노드(MN)는 WiFi와 mobile WiMAX 두 개의 인터페이스를 갖는 이중 스택 구조이며 WiFi가 이동성 지원을 하지 않으므로 기존 동종 네트워크간 핸드오버시 게이트웨이간 핸드오버 시그널링을 처리하는 기능을 이동 노드에 두도록 제안하고 있다. 동종 네트워크간 핸드오버와 비교해 제안된 핸드오버 방안은 해석적 평가를 통해 핸드오버 지연 및 전송 지연과 시그널링 오버헤드가 감소함을 보여준다.
본 논문에서는 2.3-2.7GHz의 WiMAX용 TDD 중계기의 송수신 안테나 제어를 위해서 상향링크 구간과 하향링크 구간에 대한 구분 신호를 생성하는 모듈을 설계 및 구현하였다. RF 처리부와 Baseband 처리부로 나뉘어 설계하였으며, 본 회로의 기능은 WiMAX 신호와 시간 동기를 맞추고, 상향링크 구간과 하향링크 구간에 대한 구분 신호를 생성하는 것이므로, RF 처리부에는 수신경로만 구현되어 있다. 또한 RF 처리부의 대부분을 하나의 칩으로 제작하여 설계 면적을 최소화 하였으며, WiMAX 신호의 Preamble과 DL-MAP 정보를 검출하기 위해서 WiMAX Modem을 사용하여 Baseband 처리부를 설계하였다. 본 설계는 국내외의 2.3-2.7GHz WiMAX 신호에 대해 모두 처리가 가능하다.
WiMAX 포럼은 WiMAX 기술이 적용된 단말기 및 기지국 간의 상호운용성을 확보하기 위해 WiMAX 포럼 공인 적합성 시험 및 상호운용성 시험을 통과한 제품만이 시장에 출시된 수 있도록 권고하고 있다. TTA는 WiMAX 포럼 국제공인 인증시험소로 지정되어 적합성 시험과 상호운용성 시험을 제공할 수 있는 인증시험소를 구축 중에 있으며, 국제 WiMAX 포럼 활동을 통해 최신 인증시험 동향을 파악하고 있다. 이에 본 고에서는 WiMAX 인증시험 개요 및 최신 동향과 TTA 공인인증시험소 구축 현황을 소개하고자 한다.
TTA는 지난 2월 21일, 프랑스 파리에서 개최된 WiMAX 이사회 회의에서 WiMAX 포럼 공인시험소 자격을 획득하였다. 이런 결과를 바탕으로 TTA는 2006년 9월 Mobile WiMAX 시험장비 도입을 시작으로 시험장비 검증과 모의 인증시험을 거쳐 12월부터 Mobile WiMAX 제품에 대한 WiMAX 포럼 공인 인증시험을 실시할 계획이다. 이에 본 고를 통해 현재 진행 중인 Mobile WiMAX 인증시험 개요 및 동향을 소개하고 자 한다. 1) IEEE802.16-2004 : IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks-Part16: Air Interface for Fixed Wireless Access Systems
최근 차세대 휴대 인터넷 기술로 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)가 주목을 받고 있으며 성능 향상을 위한 많은 연구가 진행되고 있다. WiMAX의 성능향상을 위해서는 실제 네트워크 환경에서 연구가 수행되어야 하지만 아직 연구 목적으로 사용할 수 있는 소프트웨어가 부족하다. 본 연구에서는 WiMAX 네트워크의 연결을 관리하고, 연결된 WiMAX 네트워크의 환경 및 PHY/MAC 계층의 정보를 모니터링할 수 있는 소프트웨어인 WiMAX CM(Connection Manager)를 개발하였다. 개발된 WiMAX CM은 확장성을 고려하여 핵심 기능이 SDK(Software Development Kit)형태로 설계되었으며 다양한 WiMAX 네트워크 연결을 위해 접속 프로파일을 관리하고, 네트워크 정보를 실시간으로 모니터링하여 사용자에게 제공한다.
IT 기술에 의료기술이 접목되면서 유헬스케어 서비스에 적용한 체내삽입장치는 환자의 민감한 생체정보를 제3자에게 쉽게 유출되어 환자의 프라이버시 침해되지 않도록 무선 액세스 네트워크 구간에 높은 데이터율과 이동성을 지원하는 강한 보안이 필요하다. 본 논문에서는 이동성을 가지는 환자가 체내삽입장치내 환자의 생체정보를 무선 액세스 네트워크 구간에서 제3자에게 불법적으로 노출되지 않도록 무선 액세스 네트워크에 WiMAX 네트워크을 구축하여 이동 환자의 생체정보가 안전하게 송 수신될 수 있도록 테스트 베드를 구축하여 WiMAX 네트워크의 보안 성능 측정 및 평가를 수행한다. 특히, 본 논문에서는 WiMAX 보안 compliance, WiMAX MAC 상의 IPSec, MAC 계층에서 ECDH 수행 등에서 데이터 보안, MAC 제어 메시지 보안, 핸드오버 연결 지연, 프레임 손실 및 대역폭 등을 비교평가한다.
IEEE 802.16-2004 표준은 MAC 계층 안에 PKM(Privacy Key Management)라 불리는 보안 부계층을 가지고 있다. 하지만, 몇몇 연구에서 IEEE 802.16-2004 표준의 취약성이 대두되었으며 IEEE 802.16 WG은 로밍과 핸드오프 기능을 가진 Mobile WiMAX라고 불리는 IEEE 802.16 개정 표준안을 발표하였다. 보안기능으로서 Mobile WiMAX는 PKMv2를 가지며 EAP 인증, AES 기반 암호화, CMAC/HMAC을 사용한 메시지 인증 등을 제공한다. 그러나 Mobile WiMAX 표준안의 보안 기능은 SS와 BS간 통신 보안에 초점을 맞추어서 네트워크 도메인간의 보안 문제나 핸드오버시 보안과 같은 네트워크 구조적 취약성을 여전히 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 현재 Mobile WiMAX 네트워크 환경의 보안 취약성을 네트워크 엔트리 과정, 네트워크 도메인간 통신 과정, 그리고 핸드 오프 과정으로 나누어 분석하였고, 이렇게 분석된 내용을 바탕으로 본 논문에서는 RObust and Secure MobilE WiMAX (ROSMEX)라 불리는 새로운 Mobile WiMAX 보안 구조를 제시하였다.
본 논문에서는 WLAN/WiMAX 시스템에 적용 가능한 모노폴 마이크로스트립 안테나를 설계하였다. 제안된 모노폴 안테나의 기판은 FR-4이고 크기는 $30mm{\times}40mm$이다. 제안된 안테나는 평면형 모노폴 설계를 기본구조로 구성함으로서 WLAN/WiMAX 대역을 포함하는 삼중대역 특성을 갖도록 설계하였다. 최적화된 파라메타를 얻기 위해 상용 툴(CST's Microwave Studio Program)을 사용하여 시뮬레이션 하였으며 안테나 성능에 민감하게 작용하는 파라메타를 찾아내서 최적화된 수치를 얻었다. 얻어진 최적화된 수치를 사용하여 제안된 안테나를 설계하였다. 따라서 제안된 안테나는 WLAN/WiMAX 대역을 동시에 만족하였다. 그리고 WLAN/WiMAX 대역에서 이득과 방사패턴의 특성을 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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