VoIP는 인터넷을 통한 음성 전화를 제공하는 기술이다. 유선의 PSTN과 인터넷간에 VoIP 기술을 적용하여 음성 전화를 제공한 데 이어, 이동통신 네트워크에서도 VoIP 기술에 의한 음성 서비스를 제공할 예정이다. 본 고에서는 유선 및 무선 통합 네트워크에서 VoIP 기술을 수용하기 위한 공통 논리 기능을 정의하고, 각 공통 논리 기능에 대한 IETF, ITU-T, 3GPP, 3GPP2 표준 규격의 기능 관계를 분석하여 유선, 무선, 인터넷의 통합 네트워크 구조를 제시하였다. 본 고에서 제시한 유선, 무선, 인터넷의 공통 논리 기능 구조는 유무선 네트워크를 통합할 수 있는 원천 기술 개발의 개념 구조로 사용할 수 있다.
사용자 요구의 다양화와 그에 따른 트래픽 증가 등 현재의 IMT-2000 기반에서 수용할 수 없는 보다 복잡한 이동 멀티미디어 환경이 도래하고 있다. 이러한 이동 멀티미디어 서비스를 원활히 제공하기 위해 ITU-R을 중심으로 한 전세계 이동통신 업계는 이미 4G 시스템 규격 및 개발에 상당한 진전을 보이고 있다. 이에 따라 ETRI도 지난 2002년 1월부터 4세대 이동통신 초고속 패킷 무선전송 기술 연구 개발에 착수하였다. 이 연구 개발은 크게 전송 시스템과 네트워크 분야로 나뉘어지며, 전송 시스템은 다시 low-tier 서비스를 위한 HMI 시스템과 high-tier 서비스를 위한 HMM 시스템을 두 축으로 하여 진행되고 있다. 본 고에서는 HMM 시스템의 연구 개발 계획, 전개 방향 및 목표 등을 간략하게 소개하고자 한다.
5G 네트워크는 초고속, 초연결, 초저지연이라는 요구를 구현하기 위해 다양한 ICT 기술들을 접목한 차세대 융합 네트워크로서, 이전 세대 이동통신 네트워크의 보안취약점을 해결하기 위해 다양한 노력들이 시도되었다. 그러나 현재까지 발표된 표준화 규격들에는 USIM 탈취 및 복제, 메시지 재전송 공격, 경쟁조건 공격 등의 보안취약점이 여전히 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 논문에서는 물리적 복제방지 기능인 PUF 기술을 적용한 새로운 5G 인증 및 키합의 프로토콜을 제시한다. 제시된 PUF 기반의 인증 및 키합의 프로토콜은 특정 입력값에 대해 장치별로 고유하게 생성되는 응답값과 해시함수를 이용하여 현재까지 식별된 보안취약점을 개선한다. 이러한 접근 방법은 보안성이 중요하게 요구되는 영역에서 5G 네트워크를 활용할 경우, 저렴한 PUF 회로의 추가를 통해 강력한 화이트리스트 정책을 구현할 수 있게 해 준다. 또한 기존 프로토콜에 추가적인 암호 알고리즘을 적용하지 않기 때문에 연산 비용 증가나 인증 파라미터 저장 공간 증가의 부담도 상대적으로 적다.
5G 이동통신에서는 이동성 관리를 필요로 하지 않거나 제한된 이동성 관리만을 필요로 하는 단말에 대하여 차별적으로 이동성을 제공할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 이동 수준이 유사한 다수의 MTC 단말을 c-MTC와 m-MTC 그룹으로 분류하는 2계층 이동성 관리시스템을 제안한다. Tracking Area Update (TAU)를 수행할 때 발생하는 제어신호의 수를 줄여 에너지 효율 및 서비스 수명을 향상시키기 위해 그룹 헤더가 대표적으로 TAU Request를 수행하도록 하며 이동 수준에 따라 주기적인 TAU 갱신 주기를 조절하였다. m-MTC의 TAU 갱신주기는 3GPP 표준에서 제안하는 기본값인 54분으로 설정하였으며, c-MTC는 이 보다 짧은 주기를 갖는 것으로 하여 12분으로 설정하였다. 단말들이 개별적으로 TAU를 실행할 때와 비교해 보면, m-MTC 또는 c-MTC 그룹에서 MME가 변경되지 않는 경우 33% 그리고 MME가 변경되지 않는 경우는 49% 정도 제어신호의 수가 감소함을 알 수 있었다.
최근 들어 무선 네트워크 연동이 중요한 이슈로 부각되고 있으며, 대표적으로 3G 네트워크와 곧 도입될 예정인 WiBro 네트워크와의 연동에 관심이 집중되고 있다. 3G-WiBro 연동망이 구성될 경우 사용자는 서비스 지역에 따라 최적의 서비스를 제공받을 수 있으며, 사업자는 망 구축 및 운용비용을 절감할 수 있기 때문이다. 이를 위해 본 논문에서는 3G-WiBro 연동망에서 고속 핸드오프 지원을 위한 효율적인 연동 구조 및 세부적인 연동 방안을 제안한다. 본 논문에서 제안한 Smoothly Coupled Integration 방안은 Loosely Coupled Integration 방안과 Tightly Coupled Integration 방안의 장점을 수용할 수 있으며, 아울러 3G 네트워크와 WiBro 네트워크가 개별적으로 동작하면서도 고속 핸드오프 지원을 통한 Seamless 서비스와 이동성을 제공할 수 있는 구조를 갖고 있다. 제안한 방안의 성능을 검증하기 위해 OPNET을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 제안한 방안의 우수성이 검증되었다.
본 튜토리얼 논문에서는 최근 들어 다양한 형태의 스마트 기기 보급 확산으로 인한 모바일인터넷은 물론 사물인터넷 시대의 도래로 급격히 증가하는 인터넷 주소 수요로 인해 도입의 필요성이 대두되고 있으며 국내 외적으로 적용 확산을 위한 시도가 활발하게 진행되고 있는 IPv6(IP version 6)의 기본 개념과 관련 기술을 표준화 및 논문연구를 중심으로 알기 쉽게 이해시키고자 한다. 첫 번째로, 현재 사용되고 있는 인터넷 프로토콜 IPv4(IP version 4)와의 특징 비교와 주소 및 헤더를 통해 IPv6의 기본 개념을 자세하게 설명한다. 두 번째로, IPv4와 IPv6의 공존과정에서 IPv6의 연착륙을 위해 필요한 다양한 전환기술을 접근 방식과 세대별 분류를 통해 설명한다. 세번째로, 다양한 무선 환경에서의 이동단말의 연속적인 인터넷 서비스를 위한 IPv6 이동성 기술을 중앙 집중형 및 분산형 관리 기반으로 나누어 소개한다. 네 번째로, IPv6 보안측면에서의 이슈를 다루고, 다섯 번째로로, 4세대 이동통신망(4G) 대비 10~1,000배의 연결 디바이스를 고려하고 있는 5세대 이동통신망(5G) 네트워크 환경에서 중요한 서비스로 간주되고 있는 사물인터넷 서비스에서의 IPv6의 역할을 다룬다. 마지막으로, 국내외에서 진행된 대표적인 IPv6 상용서비스 사례를 제시한다.
5G 이동통신 네트워크에서, 비직교 다중접속은 채널 용량을 높일 수 있는 기술로 각광받고 있다. 비직교 다중접속에서는, 다수 사용자가 채널 자원을 공유하여 신호를 동시에 전송 가능하다. 최근, 강 채널에 대해, 상호 작용 이동통신 사용자의 성능이 비상호작용 이동통신 사용자 비해, 저하되는 연구가 보고되었다. 본 논문에서는, 이러한 문제를 해결하기 위해 ML 수신기를 제안한다. 먼저, ML 수신기의 BER의 폐쇄형 표현식을 유도하고, 이상적인 완벽한 SIC 수신기의 BER과 비교하여, ML 수신기의 BER이 향상되었음을 보여준다. 또한, 이론적인 분석에 기초한 모의실험을 진행하고 ML 수신기의 성능 우수성을 입증한다.
본 고에서는 20MHz 대역에서 다운링크 100Mbps, 업링크 50Mbps의 데이터 전송속도를 지원하는 IP 기반의 셀룰러 기술인 LTE 및 IMT - Advanced 요구사항을 만족하는 최초의 규격이 될 것으로 보이는 LTE-Advanced에 대해서 살펴보았다. LTE 기술의 이론적인 하향링크 최대 성능은 20MHz 대역폭에서 약 326Mbps 정도이다. 최근까지 전 세계 대규모 이동통신사들이 LTE를 차세대 네트워크 표준으로 채택하고 구체적인 상용화 일정 발표 및 시범테스트에 돌입하고 2010년 현재 5개 이동통신 사업자는 상용서비스를 실시하고 있다. 실질적인 4세대인 LTE-Advanced 기술은 2011년 3월 중에 마무리되고, 빠르면 2012년에 설치되기 시작할 것이다. 차세대 이동통신 표준화 동향 중에서 특히 3GPP LTE 표준화 동향 시장 및 서비스 동향을 살펴본다. 또한 ETRI가 개발한 3GPP LTE 단말 모뎀 개발 현황을 살펴보았다.
5G 인프라 보급과 더불어 기하급수적으로 증가하는 1인 미디어 방송, 유튜브와 같은 모바일 콘텐츠 서비스를 안정적으로 제공하기 위해서는 사용자 부근에 캐시 서버를 분산 배치하는 콘텐츠 전송 네트워크(CDN:Content Delivery Network) 도입이 필수적이다. 지역 캐시 없이 사용자가 콘텐츠 사업자(Content Provider)로부터 직접 서비스를 받는 트래픽이 늘어날수록 모바일 백홀(Backhaul)과 프론트홀(Fronthaul)에서 감당해야 할 부담은 상당히 증가하게 된다. 본 연구는 광기반 5G 프론트홀 구조와 캐싱 방법을 제안하여 모바일 백홀의 대역폭 및 서비스 품질을 개선하는 데 목적이 있다. 이를 위해 우선 전용 광케이블을 프론트홀로 사용하는 콘텐츠 전송 네트워크와 수동광가입자망(PON:Passive Optical Network)을 사용하는 구조를 제안한다. 그 위에 PON 캐싱에 특화된 집화된 콘텐츠 요청 방법을 제안하고 모델링과 시뮬레이션을 통해 그 성능을 기존의 방식과 비교한다. 제안된 PON 캐싱은 기존 캐싱이 없는 구조에 비해 최대 0.5초의 평균접근시간 감소, 1/n개의 수신된 요청 패킷 감소, 약 60% 백홀 대역폭 절감 효과를 나타냈다. 이 연구는 모바일 백홀 비용과 서비스 품질 사이에서 고민하는 통신사업자들에게 하나의 참고 자료가 될 수 있으며, 추후 캐시 적중률을 더욱 끌어올리는 방안으로 확장될 것이다.
최근 5세대 이동통신 시스템은 4차 산업혁명의 핵심 요소로 큰 주목을 받고 있다. 본 논문에서는, 이동통신 시스템에서 사물인터넷 시나리오를 지원하기 위해 파일럿 지원 기회적 전송 기반의 새로운 임의 접속 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 임의 접속 절차 3단계에서 데이터 패킷을 전송할 때 다수 개의 상향링크 자원 중 하나의 자원을 임의로 선택하여 기회적 전송을 하는 동시에 데이터 복호를 위해 각 데이터 패킷에 다중화하는 상향링크 파일럿 신호 또한 임의로 선택하게 함으로써 패킷 충돌 확률을 획기적으로 낮추는 것을 주요 특징으로 한다. 확률 모델을 이용하여 패킷 충돌 확률 및 상향링크 자원 효율 관점에서 제안한 기법을 수학적으로 분석 하고, 모의실험을 통해 분석의 유효성을 확인하고 제안 기법의 우수성을 입증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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