D2D 통신을 고려한 공간정보 기반 중앙제어 Full Duplex MAC 프로토콜

Abstract

채널 용량 확보를 위한 차세대 무선랜의 핵심 기술로서, full duplex 통신 기술이 각광받고 있다. Full duplex 통신 기술은 기존의 half duplex 통신 기술 대비 이론상 최대 2배의 채널 용량을 확보할 수 있다. 또한, 사물인터넷 네트워크 기반의 효율적인 데이터 송·수신을 위해 device to device(D2D) 통신에 대한 고려 역시 필요하다. D2D 통신과 캐싱을 활용하여, 백홀 링크의 트래픽 로드를 줄이고 보다 효과적인 데이터 송·수신을 가능하게 할 수 있다. 이에 본 논문에서는 공간정보를 기반으로 하여, 효율적으로 D2D 통신을 제어할 수 있는 중앙제어 full duplex MAC 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 스케줄링 알고리즘은, 공간정보만을 기반으로 하여 모든 전송을 제어하며, 채널 동시 접속 노드의 수를 최대화 한다. 초기에 각 노드의 이웃노드 정보를 수집하여 이를 공간정보로 활용하며, 수집절차는 네트워크 구성이 변경되었을 때에만 수하여 스케줄링 오버헤드를 줄일 수 있다. 제안하는 스케줄링 알고리즘은 이웃노드 정보를 기반으로 하여 스케줄링에 따른 오버헤드를 줄이는 동시에 효과적으로 D2D 통신을 제어해 채널 동시 접속 노드의 수를 최대화 하여 처리율 성능을 높일 수 있다. 연구 결과, 기존의 half duplex 대비 높은 처리율을 얻을 수 있었으며, 효과적인 제어를 통해 D2D 통신 환경에서 기존의 full duplex 방식 대비 높은 처리율 성능을 보였다. 또한, 기존 방식과 비교해 평균 패킷 지연시간을 줄였음을 확인하였고, 제안하는 프로토콜은 노드의 분포가 외곽에 밀집해 있을수록 높은 성능을 보였다. 이는 향후, D2D 통신과 full duplex 기반의 네트워크에서 보다 효율적인 통신과 높은 성능을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.