최근 무선LAN의 폭발적인 수요 및 공급 증가에 따라 무선LAN의 간섭현상이 큰 문제로 대두되고 있으며, 이에 따라 무선LAN의 간섭현상을 줄이기 위해 연구가 활발히 진행되고 있다. 본고에서는 무선LAN의 간섭현상을 줄이기 위한 최근의 연구동향을 분석하고, 시뮬레이션을 통하여 무선LAN 간섭현상이 네트워크 성능에 어떠한 영향을 미치는지를 평가한다.
UWB 무선기술은 초광대역 특성에 의한 높은 전송속도와 기존의 무선장치들과 상호 간섭영향 없이 주파수를 공유하여 사용할 수 있다는 장점 때문에 새로운 방식의 근거리 무선통신 기술로 급부상되고 있다. 특히 IEEE802.15.3에서 UWB 무선기술을 WPAN으로 사용하기 위한 표준화 작업이 진행되고 있어 현재 가장 널리 사용되고 있는 IEEE802.11 및 Bluetooth 장치와 향후 실내 환경에서 공존할 가능성이 매우 높아지고 있으며 이에 따른 장치 상호간 간섭영향 평가가 요구되고 있다. 본 논문에서는 2.4 GHz 대역 IEEE 802.11b 무선랜 장치를 사용하는 실내 환경에서 UWB 무선장치가 공존할 경우 무선랜 장치의 Packet Failure Rate 및 Throughput 측정을 통해 UWB 신호가 무선랜 장치에 미치는 간섭영향을 분석하였다.
차세데 홈네트워크 환경하에서는 다양한 데이터 통신 무선기기들이 홈/오피스에서 공존할 것이다. 예를들어 무선랜, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 무선 USB, UWB(Ultra Wideband) 등이 함께 주파수를 공유하게 될 것이며, 특히 ISM 대역은 서비스, 산업, 의료용 등으로 다양한 응용이 가느하기 때문에 전파 간섭이 예상된다. 본 논문에서는 IEEE 802.11b 무선랜(WLAN)과 IEEE 802.15.4 저전력 저속 무선팬(WPAN) 무선기기에 대하여 간섭실험을 하였으며 두 무선기기가 상호 공존할 수 있는 공유 조건에 대해 분석하였다. 무선랜(WLAN)과 무선팬(WPAN)의 주파수 대역이 완전히 오버랩된 경우 간섭 레벨과 무선팬의 패킷 전송 횟수를 변화 시켜 상호간의 간섭 영향 저도를 측정하고 상호 무선기기간의 간섭 결과를 바탕으로 상호 무선기기간의 주파수 공유 조건을 제시하고자 한다.
4차 산업혁명 시대에는 무선 연결 기기 수의 급격한 증가와 무선 데이터 량의 폭발적 증대로 인해 무선 간섭관리의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 본 고에서는 무선통신에서 간섭관리의 중요성과 기존 기법들의 한계점에 대해 알아보고, 최신 머신러닝 및 딥러닝 기술을 기반으로 간섭관리 문제를 해결하는 시도들에 대해 상세하게 소개한다.
실내.외 환경에서 무선을 이용하여 데이터를 송수신하는 무선 LAN(Local Area Network)은 고속성과 이동성의 우수성으로 인하여 관심이 고조되고 있고, ETSI에 의한 HIPERLAN/2 와 IEEE 802.11 가 5㎓ 주파수대역에서 표준화되었고 개발 중이다. 본 논문에서는 향후 서비스 예정인 802.11a 무선랜간 간섭을 최소화시키기 위해 셀간 거리를 얼마나 이격 시켜야 되는지에 대하여 다룬다. 먼저 표준화 내용을 바탕으로 802.11a 무선랜의 C/I 비에 따른 성능평가를 수행하였고, 거리에 따른 처리율(throughput)을 시뮬레이션 하였다. 그리고 동일한 주파수를 사용하는 동일 셀에 의한 간섭의 영향을 보기 위하여 최악을 시나리오를 가정하여, 셀간 거리에 따른 무선랜의 성능의 변화를 보았고, 간섭을 최소화시키기 위해 최소한의 이격거리를 제안하였다.
현재 상용화되고 있는 무선 LAN(IEEE802 11b)과 블루투스는 ISM 2.4GHz 대역을 동시에 사용하기 때문에 주파수 간섭이 불가피하고, 무선 LAN과 블루투스간 주파수 간섭 현상으로 인해 성능저하가 발생하고 있다. 본 논문에서는 주파수 간섭 현상에 따른 통신기기들간의 오류발생을 최소화하기 위하여 블루투스와 무선 LAN등 근거리 통신시스템들간의 상호간섭에 대한 영향 및 블루투스와 무선 LAN, 가정용 전자제품 등에 관한 주파수 간섭 문제에 대한 특징을 분석하여 억제방안을 제시하고자 한다.
최근 스마트폰의 보급에 따라 모바일 관련 서비스의 급격한 시장성장으로 인한 무선랜 사용이 급속하게 증가하고 있다. 이로 인한 사용자의 증가는 사용기기의 고밀도화를 야기하였고, 이에 따른 전송신호에 대한 심각한 간섭증가 및 서비스 품질 저하를 초래했다. 본고에서는 현재 무선랜 네트워크의 성능저하의 주요 문제점인, 간섭증가에 대한 해결책으로 고려되고 있는 간섭회피기술과 간섭정렬기술에 대해 살펴본다. 또한 이동통신시스템의 트래픽 분산망으로, 무선랜 네트워크가 제공할 수 있는 성능측면에서 중요하게 고려되고 있는 QoS(Quality of Service) 관리기술에 대해 무선랜 표준그룹의 최근 기술에 대해 살펴보고자 한다. 이들 세 분야에 대한 종합적인 기술개발이 진행될 때 차세대 무선랜 네트워크의 요구되는 성능이 확보될 것이다.
본 논문에서는 직접확산방식 무선 LAN의 이기종간 간섭특성에 관하여 검토를 하였다. 그 결과 일대일의 통신을 하는 2종의 무선 LAN에 있어서 변조 파라미터의 다른 두 종류의 무선LAN을 D/U비가 15dB이상이 되도록 조합함으로써 전송효율 특성은 동일 시스템의 두조를 사용하는 것보다도 개선되는 것을 알았다. 또한, 이기종간 간섭모델을 상정하여 디지털 신호처리해석을 사용하여 무선 LAN의 이기종간 간섭특성에 대한 비트 에러율(BER) 및 전송효율 특성을 구했다. 계산결과는 측정 결과와 거의 일치하고 이기종간 간섭 환경에서의 일대일 통신에 있어서 전송효율 특성을 보다 명확히 하였다. 이상의 결과는 이기종간 간섭파에 있어서 무선 LAN의 통신 특성의 추정에 유효하다고 생각된다.
이 논문에서는 기존에 운용되고 있는 5 GHz 대역의 무선통신 시스템과 무선 랜 시스템간의 전파 간섭 특성을 이해하기 위하여 실내 환경에서 간섭 실험을 수행하여 5 GHz 대역의 주파수 특성을 분석하였다. 신호 발생기에 의해 생성된 간섭 신호를 5 CHz 무선 랜 통신 시스템에 주사하여 주파수 간섭특성을 측정하였으며 전파 간섭의 주요간섭 요소로는 간섭원 주파수의 수신 레벨 이격, 간섭원 주파수 펄스의 주기 및 폭 이격 이다. 마지막으로 측정 시스템인 5 CHz 대역 무선 랜의 신뢰도를 확인하기 위하여 가변적인 데이터 전송률과 패킷 크기에 따른 전송률을 측정하였다. 이러한 측정 요소들을 측정하고자 하는 주파수 대역에서 패킷 손실률과 수신 레벨을 측정하여 간섭요인에 의한 특성을 분석하였다.
본 논문에서는 FHSS 방식의 소출력 무선기기와 DSSS 방식의 소출력 무선기기가 동일 주파수 대역에 존재하는 경우 업무간 간섭을 분석하였다. 분석 방법은 몬테 카를로 방법을 이용하여 DSSS 방식의 소출력 무선기기의 불요 방사가 FHSS 방식의 소출력 무선기기에 미치는 영향을 간섭 확률 측면에서 계산하였다. 간섭 시뮬레이션은 DSSS 방식의 소출력 무선기기의 대역폭과 충격 계수에 따른 간섭량을 계산하였고, 전파 모델은 자유 공간으로 가정하였다. 그리고 간섭원과 피간섭원 사이의 거리에 따른 영향을 수신기에서의 BER 측면에서 분석하였다. 간섭 분석 결과, 간섭원의 대역폭보다는 충격 계수가 시스템 양립성에 많은 영향을 주는 것을 확인할 수 있었고, 단일 간섭원과 다중 간섭원이 존재하는 경우 BER 기준을 만족하는 이격 거리를 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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