• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제3권12호
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• pp.455-462
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• 2014

최근에는 모바일 기기 자체의 성능뿐만 아니라 무선 네트워크 등의 연관 기술들이 발달함에 따라 모바일 환경에서의 다양한 서비스에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이다. 게다가 급증하는 통신 부하 문제가 새로운 이슈로 떠오르면서 단말 간 직접 통신(D2D)과 이에 기반한 단말간의 협력 서비스 방식에 대한 연구가 활발해지고 있다. 본 논문에서는 D2D 기반의 협력 서비스를 위한 스마트 에이전트 시스템을 설계하고 서비스 온톨로지 기반의 동적 서비스 바인딩 기법을 제안한다. 3가지 타입의 에이전트를 설계하여 협력 서비스를 위한 역할을 구분하고, 에이전트의 기능을 서비스 단위로 모델링하여 속성을 기술함으로써 지식 베이스를 구축한다. 제안한 지식 모델인 D2D 협력 서비스 온톨로지는 실시간의 상황이 지속적으로 변화하는 모바일 환경에서 가변적인 상황에 따라 필요한 서비스를 최적의 멤버 기기에게 동적으로 바인딩함으로써 효율적이고 자율적인 협력 서비스를 가능케 할 수 있는 핵심 기술이라 할 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37B권12호
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• pp.1091-1101
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• 2012

Device-to-device (D2D) 통신은 짧은 전송 거리를 적은 전송 전력으로 인프라를 거치지 않고 직접 통신하여 근거리 서비스를 제공할 수 있는 통신 방법으로 기대되고 있다. 이러한 장점들로 인해, 대규모 D2D 시스템에 대한 수요가 존재할 것이다. D2D 통신 자원이 셀룰러 망에 의해 관리되는 네트워크 지원형 D2D 시스템은 제어 신호를 위한 시그널링 오버헤드 때문에 많은 수의 D2D 기기들을 지원하는 것이 불가능하다. 이런 경우에는 오히려 네트워크 조정을 전혀 하지 않는 것이 하나의 해결책이 될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 uncoordinated D2D 시스템을 고려하는데, 이는 많은 수의 D2D 기기들이 대규모로 배치되어 네트워크 조정 없이 동작하는 D2D 시스템을 의미한다. D2D 시스템의 전송 용량을 분석하여, uncoordinated D2D 시스템이 셀룰러 네트워크 내에서 상향링크 스펙트럼을 공유하면서 공존할 수 있는 타당성 조건을 도출한다. 또한, 이러한 D2D 시스템의 적절한 전송 전력 수준 및 링크 거리에 관한 연구 결과를 제시함으로써, 대규모 D2D 통신의 운용점에 관한 가이드라인을 제공한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권9호
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• pp.2967-2981
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• 2014

Device-to-Device (D2D) communication is a technology component for long-term evolution-advanced (LTE-A). In D2D communication, users in close proximity to each other can communicate directly without going through a base station; such direct communication can improve spectral efficiency. Although D2D communication brings improvement in spectral efficiency, it also causes interference to the cellular network as a result of spectrum sharing. In particularly, D2D communication can generate interference for each D2D pair when the common wireless medium in a co-located limited area is accessed. Even though the interference management for between the D2D pair and cellular networks has been proposed, the interference reducing methods have still not been fully studied for the D2D pairs. In this paper, we investigate the problem of D2D pair coexistence in which interference is considered between D2D pairs. Using a signal to interference model for a target D2D pair, we provide an analysis of the aggregated throughput of a dense D2D network. For a target D2D pair, we assume that the desired signal and interference signals obey multipath fading and shadow fading. Through analysis, we demonstrate the effect of cluster size such as the number of D2D pairs and the size of the considered area on the network performance. The analytical results are compared with computer simulations. Our work can be used for a rough guideline for controlling the system throughput in a dense D2D network environment.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제24권2호
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• pp.178-188
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• 2024

In the near future, it is expected that there will be billions of connected devices using fifth generation (5G) network services. The recently available base stations (BSs) need to mitigate their loads without changing and at the least monetary cost. The available spectrum resources are limited and need to be exploited in an efficient way to meet the ever-increasing demand for services. Device to Device communication (D2D) technology will likely help satisfy the rapidly increasing capacity and also effectively offload traffic from the BS by distributing the transmission between D2D users from one side and the cellular users and the BS from the other side. In this paper, we propose to apply D2D overlay communication with cognitive radio capability in 5G networks to exploit unused spectrum resources taking into account the dynamic spectrum access. The performance metrics; throughput and delay are formulated and analyzed for CSMA-based medium access control (MAC) protocol that utilizes a common control channel for device users to negotiate the data channel and address the contention between those users. Device users can exploit the cognitive radio to access the data channels concurrently in the common interference area. Estimating the achievable throughput and delay in D2D communication in 5G networks is not exploited in previous studies using cognitive radio with CSMA-based MAC protocol to address the contention. From performance analysis, applying cognitive radio capability in D2D communication and allocating a common control channel for device users effectively improve the total aggregated network throughput by more than 60% compared to the individual D2D throughput without adding harmful interference to cellular network users. This approach can also reduce the delay.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권7호
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• pp.571-579
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• 2013

본 논문은 셀룰러 네트워크에서 D2D (device-to-device) 통신을 고려한 시스템의 에너지 효율적인 모드 선택 기법 (mode selection) 및 파워 할당 기법 (power allocation)을 제안한다. 본 논문에서는 각 단말(device)의 에너지 효율성의 합 측면에서 에너지 효율성 (energy efficiency)을 분석한다. 먼저, 각 단말의 모든 가능한 모드에 대해 에너지 효율을 최대화하는 전송 파워를 계산한다. 제안하는 파워 할당 기법은 시스템 용량 측면에서 최적은 아니지만, 에너지 효율성 측면에서 최적의 성능을 보인다. 제안하는 전송 파워 할당 기법을 기반으로, 모든 가능한 모드에 대해 에너지 효율성을 구한다. 다음 단계로, 모든 가능한 모드 중에서 최대의 에너지 효율성을 갖는 모드를 구하며 동시에 해당 모드의 할당 전송 파워를 도출할 수 있다. 제안 기법은 에너지 효율성 측면에서 최적의 성능을 보이며, 기존 기법에 비해 월등한 성능을 보인다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권4호
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• pp.1841-1865
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• 2017

This paper proposes a new interference mitigation scheme for device-to-device (D2D) communications underlaying a cellular network. The object of the proposed scheme is to determine the number of data streams, a precoding matrix, and a decoding matrix of D2D networks so as to maximize the system capacity given the number of data streams of a cellular network while satisfying the constraint of the inter-system interference from D2D networks to the cellular network. Unlike existing interference mitigation schemes based on the interference alignment technique, the proposed scheme operates properly regardless of the number of data streams of a cellular network and moreover it does not require changing the precoding and decoding matrices of a cellular network. The simulation results demonstrate that the proposed scheme significantly increases the system capacity by mitigating the intra- and inter-system interference.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제18권1호
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• pp.211-232
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• 2024

In this paper, we consider the resource allocation and offloading decisions of device-to-device (D2D) cooperative UAV-assisted mobile edge computing (MEC) system, where the device with task request is served by unmanned aerial vehicle (UAV) equipped with MEC server and D2D device with idle resources. On the one hand, to ensure the fairness of time-delay sensitive devices, when UAV computing resources are relatively sufficient, an optimization model is established to minimize the maximum delay of device computing tasks. The original non-convex objective problem is decomposed into two subproblems, and the suboptimal solution of the optimization problem is obtained by alternate iteration of two subproblems. On the other hand, when the device only needs to complete the task within a tolerable delay, we consider the offloading priorities of task to minimize UAV computing resources. Then we build the model of joint offloading decision and power allocation optimization. Through theoretical analysis based on KKT conditions, we elicit the relationship between the amount of computing task data and the optimal resource allocation. The simulation results show that the D2D cooperation scheme proposed in this paper is effective in reducing the completion delay of computing tasks and saving UAV computing resources.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권11호
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• pp.1500-1506
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• 2020

본 논문에서는 오버레이 단말 간 직접 (Device-to-Device : D2D) 통신 네트워크를 위한 강화학습 기반 스케쥴링 문제를 연구한다. 강화학습 모델 중 하나인 Q-learning을 이용한 D2D 통신 기술들이 연구되었지만, Q-learning은 상태와 행동의 개수가 증가함에 따라서 높은 복잡도를 유발한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 Deep Q Network (DQN) 기반 D2D 통신 기술들이 연구되었다. 본 논문에서는 무선 통신 시스템 특성을 고려한 DQN 모델을 디자인하고, 피드백 및 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있는 DQN 기반 분산적 스케쥴링 방식을 제안한다. 제안 방식은 중앙집중식으로 변수들을 학습시키고, 최종 학습된 파라미터를 모든 단말들에게 전달한다. 모든 단말들은 최종 학습된 파라미터를 이용하여 각자의 행동을 개별적으로 결정한다. 제안 방식의 성능을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 분석하고, 최적방식, 기회주의적 선택 방식, 전체 전송 방식과 비교한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권11호
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• pp.1440-1442
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• 2016

LTE (Long Term Evolution) 네트워크를 기반으로 하는 공공안전 및 재난통신 관련 연구가 활발히 진행되고 있으며, 기지국의 도움 없이 직접통신이 가능한 D2D (Device-to-Device) 통신 기술은 차세대 공공안전 및 재난통신망의 기반 기술로 각광받고 있다. 본 논문에서는 재난 지역의 기지국이 붕괴되었거나 통신 폭주로 인해 자원 할당이 지연되는 경우에 D2D 단말 탐색을 활용하여 재난 지역 단말들의 통신을 위한 신속하고도 정확한 주파수 자원 확보 기술을 제안한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권2호
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• pp.483-503
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• 2015

This paper analyzes the optimal user density and power allocation for Device-to-Device (D2D) communication underlaying cellular networks on multiple bands with the target of maximizing the D2D transmission capacity. The entire network is modeled by Poisson point process (PPP) which based on stochastic geometry. Then in order to ensure the outage probabilities of both cellular and D2D communication, a sum capacity optimization problem for D2D system on multiple bands is proposed. Using convex optimization, the optimal D2D density is obtained in closed-form when the D2D transmission power is determined. Next the optimal D2D transmission power is obtained in closed-form when the D2D density is fixed. Based on the former two conclusions, an iterative algorithm for the optimal D2D density and power allocation on multiple bands is proposed. Finally, the simulation results not only demonstrate the D2D performance, density and power on each band are constrained by cellular communication as well as the interference of the entire system, but also verifies the superiority of the proposed algorithm over sorting-based and removal algorithms.