[논문 리뷰] An Intelligent Approach for Dense Urban Area in existing 2G / 2.5G

Sumit Katiyar, Rishabh Jain외 1명|arXiv (Cornell University)|2012. 04. 10.

Wireless Communication Networks Research참고 문헌 7인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 기존 2G/2.5G 시스템을 위한 통합 지능형 무선접근망 아키텍처를 제안하여 밀도 높은 도시 지역에서 스펙트럼 효율성, 용량 및 QoS를 향상시킨다. 적응형 주파수 할당, 지능형 안테나 시스템(A-SDMA), 실내망, 마이크로셀 및 거리 수준의 배치를 결합함으로써 간섭, 전력 소비 및 RF 오염을 줄이고, 스펙트럼 또는 전력 확장을 하지 않더라도 비용 효율적인 용량 확장을 가능하게 한다.

ABSTRACT

In the prevailing scenario audio, video, data services (i.e. internet), multimedia and broadcasting etc. are being integrated. Decreasing cell size increases capacity but at the same time increases fluctuation and interference too. The intelligence approach is the only answer in developing countries where frequency and power are scarce resources. In this paper, we have tried to integrate all proven technologies in networking such as in-building network, micro zone, intelligent micro cell, deployment along city streets, tunnels, subway coverage etc. along with adaptive frequency allocation in hierarchical approach with the help of adaptive / intelligent antenna system. A-SDMA approach will further enhance spectral efficiency as well as QoS (Quality of Service). It can be proved beyond doubt that this integrated approach will convert 2G / 2.5G systems capable of handling the prevailing demand at reduced cost. In addition to it, integrated approach will save power and reduce RF pollution. In this paper we have explained the ill effect of cellular growth in terms of health hazard and increased power consumption. We have also suggested ways and means to overcome these problems (spectral density / capacity, QoS, power consumption and RF pollution etc.).

연구 동기 및 목표

• 제한된 스펙트럼 및 전력 자원을 가진 밀도 높은 도시 지역에서 증가하는 모바일 데이터 및 멀티미디어 서비스 수요를 충족시키기 위해.
• 셀룰러 밀도 증가로 인한 기존 2G/2.5G 네트워크의 간섭 및 스펙트럼 비효율 문제를 완화하기 위해.
• 도시 환경에서의 네트워크 확장으로 인한 전력 소비 및 RF 오염을 줄이기 위해.
• 노후 시스템에서 지능형 무선 자원 관리 기반으로 QoS 및 스펙트럼 효율성을 향상시키기 위해.
• 제한된 인프라 및 스펙트럼을 가진 개발도상국에 적합한 비용 효율적이고 확장 가능한 솔루션을 제공하기 위해.

제안 방법

• 도시 핫스팟의 커버리지 및 용량 향상을 위해 실내망, 마이크로셀 및 거리 수준의 소형셀 통합.
• 신호를 동적으로 집중시키고 간섭을 줄이기 위해 적응형 또는 지능형 안테나 시스템(A-SDMA) 도입.
• 셀 간 스펙트럼 사용 최적화를 위해 계층적 적응형 주파수 할당 구현.
• 간섭 관리 및 핸드오버 성능 향상을 위해 마이크로존 및 매크로존 간 협업.
• 네트워크 수준의 지능과 무선 자원 제어를 조합하여 스펙트럼 효율성 향상.
• 기존 2G/2.5G 인프라의 재사용을 극대화하기 위해 다중 기술, 다중 계층 접근 방식 적용.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스펙트럼 확장을 하지 않고 기존 2G/2.5G 네트워크의 스펙트럼 효율성과 네트워크 용량을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 A-SDMA는 밀도 높은 도시 환경에서 간섭을 줄이고 QoS를 향상시키는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 적응형 주파수 할당은 이질적인 도시 무선 환경에서 자원 활용도를 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ4 지능형 안테나 시스템은 도시 셀룰러 네트워크에서 RF 오염과 전력 소비를 얼마나 줄일 수 있는가?
• RQ5 마이크로셀, 실내망 및 적응 기법의 통합 접근 방식은 현대의 데이터 요구 사항을 충족시킬 수 있도록 2G/2.5G 네트워크를 지속 가능하게 만들 수 있는가?

주요 결과

• A-SDMA, 적응형 주파수 할당 및 마이크로셀 배치를 조합함으로써 통합적 접근이 스펙트럼 효율성을 크게 향상시킨다.
• A-SDMA에 의해 가능해지는 지능형 빔포밍과 공간 재사용 덕분에 간섭이 감소한다.
• 집중된 전송과 세포 크기 감소로 인해 전력 소비 및 RF 오염이 최소화된다.
• 지능형 자원 할당을 활용해 고밀도 사용자 환경에서도 QoS가 유지되거나 향상된다.
• 기존 2G/2.5G 네트워크가 더 낮은 비용으로 현대의 멀티미디어 및 데이터 트래픽 요구 사항을 처리할 수 있게 된다.
• 이 접근 방식은 확장 가능하며 스펙트럼 및 인프라가 제한된 개발도상국에 적합하다.