[論文レビュー] Survey of Latest Wireless Cellular Technologies for Enhancement of Spectral Density at Reduced Cost

Rishabh Jain, Sumit Katiyar+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2011

Wireless Communication Networks Research参考文献 12被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、スペクトル効率を向上させつつコストを最小限に抑えることを目的とした先進的な無線セルラー技術を調査し、将来の世代（3Gから7G）に焦点を当て、認知ラジオや動的スペクトル共有といった新技術を統合している。インドにおける既存の2G/2.5Gネットワークへのコスト効率の良い改善策を提案し、最小限のインfra構築の更新でブロードバンドサービスと向上したQoSを提供することを目的としている。

ABSTRACT

The future of mobile wireless communication networks will include existing 3rd generation, 4th generation (implemented in Japan, USA, South Korea etc.), 5th generation (based on cognitive radio which implies the whole wireless world interconnection & WISDOM - Wireless innovative System for Dynamic Operating Megacommunications concept), 6th generation (with very high data rates Quality of Service (QoS) and service applications) and 7th generation (with space roaming). This paper is focused on the specifications of future generations and latest technologies to be used in future wireless mobile communication networks. However keeping in view the general poor masses of India, some of the future generation technologies will be embedded with 2G and 2.5G so that general masses may get the advantage of internet, multimedia services and the operators may get proper revenues with little extra expenditure in the existing mobile communication networks.

研究の動機と目的

• 将来の無線セルラー技術（3Gから7G）を分析し、スペクトル効率とサービス品質を向上させること。
• インドのような発展途上地域におけるマルチメディアおよびインターネットサービスへの広範なアクセスを可能にするコスト効率の良いソリューションを特定すること。
• 既存の2Gおよび2.5Gネットワークへの高度技術の統合を提案し、導入コストを低減するとともにスペクトル密度を向上させること。
• 認知ラジオやWISDOM（動的運用メガコミュニケーション用無線革新システム）のような次世代技術をレガシーシステムに統合する可能性を評価すること。
• 低所得層の利用者と運用業者における高データレート要件と経済的制約の両立を図ること。

提案手法

• 3Gから7Gにかけての進化する無線セルラー技術を包括的に調査し、スペクトル効率の向上とコスト削減に焦点を当てる。
• 認知ラジオ、動的スペクトルアクセス、ソフトウェア定義ラジオなどの主要技術を分析し、適応的スペクトル利用を可能にする。
• 最小限のハードウェア変更で高いデータレートとマルチメディアサービスをサポートできるように、2Gおよび2.5Gネットワークのアーキテクチャ的改善を提案する。
• 異種無線システム全体にわたり動的で知的なスペクトル管理を可能にするWISDOM概念を統合し、ネットワーク性能を最適化する。
• 既存インfraに高度な機能を導入する際の技術的・経済的トレードオフを評価し、運用コストを低く維持する。
• システムレベルのモデリングと比較分析を用いて、さまざまな展開シナリオにおけるスペクトル効率の向上とコスト影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 展開コストが比例的に増加することなく、将来の無線セルラーネットワークにおけるスペクトル効率を著しく向上させる方法は何か？
• RQ2 認知ラジオと動的スペクトル共有は、コスト効率の良いスペクトル再利用と高速データレートの実現にどのような役割を果たすか？
• RQ3 2Gおよび2.5Gネットワークは、最小限の投資で4Gレベルのサービスをサポートできるようどの程度までアップグレード可能か？
• RQ4 WISDOMフレームワークは、異種無線システム全体にわたり、動的で知的なスペクトル利用をどのように促進するか？
• RQ5 発展途上国における既存のレガシーネットワークに次世代無線技術を統合する際の技術的・経済的トレードオフは何か？

主な発見

• 認知ラジオと動的スペクトルアクセス技術の統合により、機会的スペクトル利用を可能にすることで、顕著なスペクトル効率の向上が達成できる。
• 2Gおよび2.5Gネットワークに最小限の変更を加えることで、マルチメディアサービスの提供とスペクトル効率の向上が可能となり、大規模なインfra刷新の必要性が低減される。
• WISDOM概念により、無線システム間のシームレスな接続性が実現され、スペクトル利用効率が向上し、高データレートアプリケーションのサポートが可能になる。
• 将来の世代（4G～7G）は、知的なスペクトル管理と高度な無線アクセス技術を通じて、超高速データレートと向上したQoSを提供することが期待される。
• インドのような発展途上地域において、レガシーと次世代システムのハイブリッド統合により、先進的な無線技術のコスト効率の良い展開が可能である。
• 提案されたアプローチにより、特にブロードバンドサービスの大衆向けアクセスを標榜する際、運用業者は高い収益を得ながらも運用コストを低く維持できる。