| 초록 |
본 과제에서는 무선 통신망 설계 및 성능분석에 필요한 대기행렬이론 개발과 응용에 대한 연구를 수행하여 다음과 같은 연구결과를 창출하였다. (1) 인간의 이동성 모델에서 first exit time의 확률적 특성에 관한 연구 Levy flight는 인간의 이동성의 주요 특성인 heavy-tailed step length를 가지는 확률과정이다. 본 연구에서는 N차원 Levy flight가 반지름이 R(>0)인 ball을 이탈하는데 필요한 최소시간(first exit time)의 확률분포함수를 유도하였다. 유도한 확률분포함수를 이용하여 step length가 exponent α∈(0,1)인 heavy-tail을 따르게 되면 first exit time의 평균이 Θ(L α 로 변화한다는 것을 증명하였다. 본 연구의 결과는 Journal of Applied Probability 학술지에 게재되었으며 대한수학회 학술대회에서 발표되었다. (2) 모바일 데이터 오프로딩의 대기행렬을 분석하기 위한 해석적 프레임워크 개발 스마트 폰과 같은 모바일 기기의 사용과 통신기술이 발전함에 따라 전 세계적으로 모바일 데이터 트래픽 양이 급증하고 있다. 이러한 포화 문제를 완화시키고 셀룰러 네트워크를 지원하기 위하여 WiFi 네트워크를 통한 모바일 데이터 오프로딩 기술이 제안되었다. 본 연구에서는 모바일 데이터 오프로딩의 대기행렬 성능을 분석하기 위하여 embedded Markov process에 기반 한 해석적 프레임워크를 개발하였다. 개발한 프레임워크를 토대로 오프로딩 기술의 성능을 수학적으로 분석하였으며 그 효율성을 높이기 위한 WiFi 네트워크 배치 전략을 제시하였다. 본 연구의 결과는 한국산업응용수학회 학술대회에서 발표되었다. (3) 대기행렬의 성능을 최적화한 단일 비트 피드백 기법 및 스케줄링 설계 ⦁ 기회적 스케줄링은 다중사용자 다양성을 이용하여 시스템 용량을 증가시키는 무선통신 스케줄링 기법이다. 본 연구에서는 Nakagami-m 페이딩 환경에서 MaxSNR 방식으로 동작하는 기회적 스케줄링의 시스템 용량을 산출하는 공식을 제시하였다. 본 연구의 결과는 IEEE Transactions on Vehicular Technology 학술지에 게재되었다. ⦁ 상기 MaxSNR 방식은 시스템 용량을 최대화하는 방법이지만 사용자간 형평성 문제를 야기한다. 형평성 문제를 해결하기 위해 CDF(Cumulative Distribution Function, 누적분포함수) 기반 기회적 스케줄링이 제안되었다. 본 연구에서는 CDF 기반 스케줄링의 대기행렬 성능을 분석하기 위한 수학적 기법을 개발하였다. 이 기법은 패킷의 도착 패턴과 채널의 변화를 확률과정으로 모델링한 뒤 2차원 Markov chain을 구축하여 주어진 대기행렬의 길이를 확률적으로 예측하는 방법이다. 본 연구의 결과는 한국통신학회 학술지에 게재되었다. ⦁ 기회적 스케줄링의 채널상태정보 확보문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 단일 비트 피드백을 이용한 기회적 스케줄러를 개발하였다. 사용자 형평성을 고려하여 피드백 시 정규화 된 SNR 임계값을 이용하였다. 이 임계값이 대기행렬에 미치는 영향을 분석하였으며 대기행렬의 성능을 최적화하는 임계값을 제시하였다. (4) 무선 차량통신 네트워크의 성능분석 및 MAC 프로토콜 설계 ⦁ 무선 차량통신 네트워크에서 차량 간 연결성을 분석할 수 있는 geometry probability 이론을 개발하여 IEEE Transactions on Wireless Communications 학술지에 게재하였으며, 이 이론을 바탕으로 차량 통신 및 이동통신 네트워크 환경에서의 자원 할당 방법 및 장치를 개발하여 국내특허출원을 진행하였다. ⦁ IEEE 802.11p/1609.4 WAVE의 safety application과 non-safety application의 서비스품질 요구사항을 모두 만족하기 위해 dual transceiver를 이용하여 제어 채널 및 서비스 채널을 동시에 사용하는 MAC 프로토콜을 설계하고 Markov chain을 이용하여 성능검증을 하였다. 본 연구의 결과는 통신정보 합동 학술대회(JCCI)에서 발표되었으며, IEEE Transactions on Vehicular Technology 학술지에 게재승인 되었다. (출처 : I. 연구결과 요약문 4p) |
