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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

유승희 (연세대학교, 연세대학교 대학원)

지도교수
정종문
발행연도
2022
저작권
연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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전 세계적으로 매년 재난으로 인한 사고로 인명 및 재산 피해가 발생하고 있으며, 이러한 공공 재난 안전 통신을 위한 3GPP의 PS-LTE 표준은 Release 17까지 진행되고 있다. 국내에서는 지난 2014년 세월호 침몰 사건 이후로 국민들이 요구하는 안전 수준이 높아지면서 공공 재난 안전 통신에 대한 필요성이 대두되어 2014년 이후 PS-LTE 기반의 공공 재난 안전망 구축 사업이 진행되어 2021년 5월에 전국 단일 재난 안전망이 개통되었다.
재난이라는 것은 시간과 장소와 무관하게 어떻게 발생할 지 아무도 예상할 수 없으므로 재난 지역에 반드시 재난 안전망이 구축되어 있지 않을 수도 있다. 공공 재난 안전 통신으로는 기존에 구축되어 운용중인 VHF, UHF, 그리고 TRS가 있으며 각각의 해당 기관에서 자체적으로 관리 및 운용하고 있지만 관리 주체가 달라 공동 운영이 어려운 실정이었다. 이에 차세대 재난망으로 사용되어지고 있는 PS-LTE는 음성 통화뿐만 아니라 수요가 증가하고 있는 멀티미디어 서비스에 적합하며, 단말간 직접통신 기술(MCPTT), 그룹통신 기술(GCSE), 그리고 단독 기지국 운용 기술(IOPS) 등의 기술을 지원한다.
재난 안전망은 재난 활동 대원의 통신 서비스 품질에 따라 재난 사고 현장에서의 원활한 구조 활동 및 피해 복구 작업에 영향을 줄 수 있으므로 대단히 중요한 요소이다.
본 논문에서는 PS-LTE의 근간이 되는 LTE의 특성을 살펴보고, 3GPP에서 표준화 작업중인 PS-LTE의 다양한 기술에 적용할 수 있는 여러가지 ARQ 방식을 비교하며 Markov 체인을 적용하여 무선 구간의 페이딩 효과를 고려한 최적의 ARQ 방안을 연구한다. 또한 기지국과 먼 거리에 있는 재난 활동 대원의 통신 서비스 품질을 높이기 위해 패킷 크기 최적화 및 ARQ 제어를 통해 PS-LTE Relay 시스템의 전송성능 향상 방안을 제안한다.

목차

제1장 서론 1
1.1 연구 배경 및 필요성 1
1.2 연구 목적 및 의의 3
1.3 연구 범위 및 연구 방법 4
제2장 LTE 및 PS-LTE 기술 분석 6
2.1 LTE 기술 요구 사항 6
2.1.1 LTE 네트워크 참조 모델 6
2.1.2 Network Element 7
2.1.3 Reference Points 9
2.2 LTE 프로토콜 스택 10
2.2.1 제어 평면 10
2.2.2 사용자 평면 17
2.3 LTE 프레임 구조 19
2.3.1 타입 1 프레임 구조 19
2.3.2 타입 1 심볼 구조 20
2.3.3 타입 2 프레임 구조 21
2.3.4 리소스 블록 21
2.4 PS-LTE 기술 표준 25
2.4.1 재난 안전망 국내 동향 25
2.4.2 재난 안전망 기술 사항 26
2.4.3 PS-LTE 관련 기술 29
제3장 Relay 기술 및 페이딩 모델 36
3.1 Relay 분류 36
3.1.1 무선 백홀 주파수에 따른 분류 37
3.1.2 프로토콜 레이어에 따른 분류 37
3.1.3 Relay 기능에 따른 분류 38
3.2 중계 방법 39
3.2.1 Amplify and Forward (without Sampling) 39
3.2.2 Amplify and Forward (Sampling and Memory) 40
3.2.3 Demodulate and Forward 40
3.3 페이딩 특성 41
3.4 LTE 통신의 적응 변조 방식 43
3.4.1 BPSK (Binary Phase Shift Keying) 44
3.4.2 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 44
3.4.3 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 44
3.5 Markov 체인 46
제4장 ARQ 프로토콜 및 최적 패킷 크기 분석 50
4.1 ARQ(Automatic Repeat reQuest) 프로토콜 50
4.1.1 Stop and Wait ARQ 방식 51
4.1.2 Go Back N ARQ 방식 52
4.1.3 Selective Repeat/REJect 방식 53
4.2 최적 패킷 크기 분석 54
4.2.1 최적 패킷 크기 kopt 계산 55
4.2.2 SREJ ARQ Time Performance 분석 61
4.3 BER에 따른 최적 패킷 크기를 적용한 Relay 시스템 동작 65
4.3.1 동작 알고리즘 65
4.3.2 동작 순서도 66
제5장 시뮬레이션 성능 평가 68
5.1 BER에 따른 최적 패킷 크기를 적용한 Relay 시스템 성능 평가 조건 68
5.2 BER 변화에 따른 최적 패킷 크기 적용한 경우 70
5.2.1 SREJ ARQ Throughput 성능 평가 70
5.2.2 Packet Error Rate 성능 평가 72
5.3 BER에 따른 최적 패킷 크기를 적용한 Relay 시스템 성능 평가 74
5.3.1 페이로드 크기가 14 바이트인 경우 Throughput 성능 74
5.3.2 페이로드 크기가 500 바이트인 경우 Throughput 성능 75
5.3.3 페이로드 크기가 1250 바이트인 경우 Throughput 성능 76
5.4 페이딩에 따른 Markov 체인을 적용한 Throughput 성능 평가 77
5.4.1 PAF=PFA=0.1, 페이로드 크기가 14 바이트인 경우 Throughput 성능 78
5.4.2 PAF=PFA=0.1, 페이로드 크기가 500 바이트인 경우 Through-put 성능 79
5.4.3 PAF=PFA=0.1, 페이로드 크기가 1250 바이트인 경우 Through-put 성능 80
5.4.4 PAF=PFA=0.2, 페이로드 크기가 14 바이트인 경우 Throughput 성능 82
5.4.5 PAF=PFA=0.2, 페이로드 크기가 500 바이트인 경우 Through-put 성능 83
5.4.6 PAF=PFA=0.2, 페이로드 크기가 1250 바이트인 경우 Through-put 성능 84
5.4.7 PAF=PFA=0.3, 페이로드 크기가 14 바이트인 경우 Throughput 성능 85
5.4.8 PAF=PFA=0.3, 페이로드 크기가 500 바이트인 경우 Through-put 성능 87
5.4.9 PAF=PFA=0.3, 페이로드 크기가 1250 바이트인 경우 Through-put 성능 88
5.4.10 PAF=PFA=0.4, 페이로드 크기가 14 바이트인 경우 Throughput 성능 89
5.4.11 PAF=PFA=0.4, 페이로드 크기가 500 바이트인 경우 Through-put 성능 90
5.4.12 PAF=PFA=0.4, 페이로드 크기가 1250 바이트인 경우 Through-put 성능 92
5.4.13 PAF=PFA=0.5, 페이로드 크기가 14 바이트인 경우 Throughput 성능 93
5.4.14 PAF=PFA=0.5, 페이로드 크기가 500 바이트인 경우 Through-put 성능 94
5.4.15 PAF=PFA=0.5, 페이로드 크기가 1250 바이트인 경우 Through-put 성능 96
제6장 결론 98
참 고 문 헌 100
ABSTRACT 103

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