장거리 무선통신의 가용도 보장을 위한 적응전송 설계 기법

Abstract

국방 정보통신망은 미래 ALL IP기반 고속으로 대용량의 데이터를 안정적으로 전송하기 위해 진화하고 있다. 무선 전송 기술의 효율적인 이용으로 단일망으로 구성된 대용량의 고정 무선 통신망으로서 다중 경로의 격자구조로 구성하여 광범위한 지역을 지원하는 강건한 네트워크로 발전하고 있다. IP 기반 광대역 통신망 구축 목표의 일환으로 무선 통신 환경에서 강건한 네트워크의 구현을 위해 세부적으로는 링크의 거리와 가용도를 고려한 설계가 이루어져야 한다. 군의 Microwave 무선 통신 환경에서 회선 설계를 위해 링크거리, 가용도, 전송량은 중요한 요소이다. 현재 고정용 변조방식으로 운용, 미래 전송량 증대가 가능한 변조방식으로 진화될 예정이다. 무선 전송로에서의 주요 요구사항은 2가지로 요약될 수 있다. 양호한 무선 채널 환경에서는 트래픽 전송량 최대화로 대용량 전송이 가능해야 하고, 무선 전파 환경이 열악해질 경우 우선순위 전송을 통해 강건성이 확보되어야 한다는 것이다. 이를 위해 양호한 무선 전송과 Microwave 무선 전송 링크에서 거리에 따라 고 품질의 무선 전송 링크를 지속적으로 보장하기 위해서는 무선 페이딩에 대한 고려가 필요하다. 링크 거리에 따라 동일한 고정 변조 방식을 적용할 경우 거리에 따른 페이딩 발생 확률의 증가로 무선 전송 링크의 품질은 변화하게 되며 장거리의 경우 고 신뢰의 QoS 를 지속적으로 보장하기 어렵다. 또한, 대용량 전송을 위한 변조방식의 경우 장거리가 될수록 링크 버짓에서 페이드 마진의 저하로 가용도가 감소되어 QoS 보장에 있어 제한사항이 발생할 수 있다. 이를 위해 적응 변조(AM:Adaptive Modulation)가 유용하지만 AM만으로는 가변되는 전송량으로 인해 QoS 보장을 제공함에 있어 제한사항이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 먼저 무선 전송 링크와 시스템의 설계에 필요한 사항을 관련 연구를 통해 알아본다. 링크 버짓, 무선 전송 링크 예측 방법, 가용도, 변조 방식, 전송량과 대역폭, 이들 설계 고려요소에 대한 관계와 무선 전송에서의 제한 사항을 검토한다. 그리고, 장거리 무선 통신에서 가용도 보장을 위한 설계 기법을 수학적 모델을 통해 제시하고 그 특성을 분석한다. 장거리 무선 전송 링크에서의 거리에 따른 가용도 보장을 위한 페이드 마진을 고려한 적응 변조에 기반한 최적 전송량 산출식을 제시하고 채널 대역폭 비교를 통한 최적화된 적응전송 설계 기법을 제안한다. 또한, 최적 전송량 비율 설정을 통해 효과적인 무선 전송 채널 설계 방안을 제시한다. 대역폭에 따른 무선 전송 링크 전송 특성을 분석하여 적정 대역폭과 채널 수량에 대한 설계가 용이하도록 최적화 방안을 제시하였다. 제안 기법에 대해 MatLab을 활용한 모의 실험을 통해 제안한 모델 적용 설계시의 차별화된 성능을 확인하였다. 또한, 2가지 수학적 모델을 활용하여 제안함으로써 검증을 병행하였고, 결과에 대한 신뢰성을 확보하였다.