Analysis of Capacity Efficiency of Broadcasting Service in LTE Network

Recently, multimedia broadcasting traffic is explosively increasing since the performance of smartphones is significantly enhanced and capacity of mobile access network such as LTE is steeply increasing. We can accommodate the multimedia broadcasting traffic via general unicast scheme or eMBMS which is a broadcast-specific scheme. First, the unicast scheme provides higher spectral efficiency compared to the eMBMS. However, unfortunately, the efficiency of the unicast scheme dramatically decreases as the number of users increases. On the other hand, although the spectral efficiency of the eMBMS is lower than that of the unicast, it can serve many users with a channel. Thus, this paper defines and investigates the capacity efficiencies of the both schemes for multimedia broadcasting traffic. In addition, we derive the optimal number of users where the eMBMS can provide the higher capacity efficiency than that of the unicast scheme.

LTE 네트워크에서 방송서비스의 용량 효율성 분석

스마트폰의 성능이 고도화 되고 무선 네트워크의 전송 능력이 획기적으로 개선되면서 동영상 방송 트래픽에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 이러한, 동영상 방송 트래픽은 일반 데이터 트래픽과 동일하게 유니캐스트 방식으로 전송하거나, 방송 트래픽 전용 전송 기술은 eMBMS 방식으로 전송할 수 있다. 유니캐스트 방식은 주파수 효율성이 높은 장점이 있는 반면, 사용자 수가 증가할수록 필요한 데이터 채널이 증가하므로 효율성이 급격히 저하되는 단점이 있다. 반면, 방송 트래픽 전용 전송 기술인 eMBMS 방식은 다중 안테나 기술을 활용한 공간 다중화 방법을 적용할 수 없을 뿐만 아니라, 사용자별 채널 특성에 따른 적응적 변조 및 코딩 방식을 적용할 수 없으므로 주파수 효율성이 떨어진다. 그러나, eMBMS 방식은 단일 채널로 사용자 수와 무관하게 방송 서비스를 제공할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 동영상 방송 트래픽을 유니캐스트와 eMBMS 방식으로 전송할 경우의 전송 효율성을 분석하고, eMBMS 방식의 효율성이 유니캐스트 방식보다 높아지는 사용자 수를 도출하였다.