채널 할당 체계

Channel allocation schemes

무선 및 셀룰러 네트워크에 대한 무선 자원 관리에서, 채널 할당 체계는 기지국, 접속 지점 및 단말 장비에 대역폭과 통신 채널을 할당한다. 목표는 주파수 재사용을 통해 비트/초/Hz/사이트에서 최대 시스템 스펙트럼 효율을 달성하되, 대역폭을 공유하는 인근 셀이나 네트워크 사이의 공동 채널 간섭과 인접 채널 간섭을 피함으로써 일정한 서비스 등급을 보장하는 것이다.

채널 할당 체계는 두 가지 전략 유형 중 하나를 따른다.[1]

  1. 고정: FCA, 고정 채널 할당: 네트워크 운영자가 수동으로 할당
  2. 동적:
    1. DCA, 동적 채널 할당
    2. DFS, 동적 주파수 선택
    3. 확산 스펙트럼

정적 채널 할당

Fixed Channel Assignment(고정 채널 할당) 또는 FCA(고정 채널 할당)에서 각 셀에는 미리 정해진 주파수 채널 세트가 주어진다. FCA는 동일한 채널을 재사용하고 있는 인근 셀의 공동 채널 간섭에 매우 민감하기 때문에 시간 분할 다중 접속(TDMA)과 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 기반 시스템에서 고된 작업인 수동 주파수 계획을 요구한다. FCA가 있는 TDMA 및 FDMA 시스템의 또 다른 단점은 셀의 채널 수가 셀의 고객 수와 관계없이 일정하게 유지된다는 것이다. 이로 인해 일부 셀에서는 교통 체증이 발생하고 일부 통화는 끊기고, 다른 셀에서는 유휴 용량이 발생한다.

FCA가 기존의 FDMA 및 아마도 TDMA와 결합될 경우, 일정한 수의 음성 채널이 셀을 통해 전달될 수 있다. 새로운 통화는 사용하지 않는 채널로만 연결할 수 있다. 모든 채널이 점유된 경우, 새로운 통화가 이 시스템에서 차단된다. 그러나 FCA와 결합할 수 있는 몇 가지 동적 무선 자원 관리 체계가 있다. 간단한 형태는 교통 적응형 핸드오버 한계치로서, 인접한 두 셀 사이의 중첩에 위치한 휴대폰으로부터의 통화가 순간적으로 가장 낮은 부하로 셀에 핸드오버를 하도록 강요될 수 있음을 암시한다. FCA를 확산 스펙트럼과 결합하면, 채널의 최대 개수는 이론상으로는 고정되지 않지만, 실제로 너무 많은 호출은 너무 높은 co-channel 간섭 수준을 야기하여 품질에 문제가 생기기 때문에 최대 한도가 적용된다. 스프레드 스펙트럼은 과부하된 셀이 동일한 주파수를 공유하고 있는 인근 셀로부터 용량(셀 내 최대 동시 호출 수)을 빌릴 수 있도록 함으로써 셀 호흡을 적용할 수 있게 한다.

FCA는 이동전환센터(MSC)가 감독하는 인접 셀로부터 채널을 빌릴 수 있는 차입전략을 통해 DCA 시스템으로 확장할 수 있다.

동적 주파수 선택

주요 기사: 동적 주파수 선택

DFS(Dynamic Frequency Selection, DFS)는 무선 LAN(일반적으로 Wi-Fi)과 같이 비중심적으로 제어되는 액세스 포인트를 가진 무선 네트워크에 대해 지정된 메커니즘이다. 군사용 레이더, 위성 통신, 기상 레이더 등 주파수 대역의 다른 사용에 대한 간섭을 방지하기 위한 것이다.[2] 접근 지점은 간섭 수준이 낮은 주파수 채널을 자동으로 선택한다. 무선 LAN 표준의 경우, DFS는 IEEE 802.11h의 일부로 2003년에 표준화되었다. DFS의 실제 주파수 대역은 관할권에 따라 다르다. 그것은 종종 터미널 도플러 기상 레이더와[3][4] C-밴드 위성 통신에 사용되는 주파수 대역을 위해 시행된다. DFS의 잘못된 구성으로 인해 세계 여러 국가에서 5GHz Wi-Fi를 조기 배치하는 동안 날씨 레이더 작동에 상당한 차질이 빚어졌다.[4][5] 예를 들어, DFS는 미국의 레이더 회피에 대해서도 5470-5725 MHz U-NII 대역에서 의무화된다.[6]

동적 채널 할당

채널 할당의 보다 효율적인 방법은 MSC로부터 모든 통화 요청 기지국 요청 채널에 대해 음성 채널이 셀에 영구적으로 할당되지 않는 동적 채널 할당 또는 DCA(Dynamic Channel Assignment)가 될 것이다. 채널은 다음 기준을 설명하는 알고리즘에 따라 할당된다.

  • 인접 셀에서의 미래 차단 확률 및 재사용 거리
  • 후보 채널의 사용 빈도
  • 전체 시스템의 평균 차단 확률
  • 순간 채널 점유 분포

그것은 MSC가 채널 점유, 트래픽 분배 및 수신 신호 강도 표시에 대한 실시간 데이터를 수집하도록 요구한다. DCA 체계는 GSM과 같은 TDMA/FDMA 기반 셀룰러 시스템에 대해 제안되지만, 현재 어떤 제품에서도 사용되지 않고 있다.[citation needed] 4G 셀룰러 시스템의 다운링크와 같은 OFDMA 시스템은 각 타임슬롯뿐만 아니라 개별 서브캐리어에 대해 DCA를 수행하는 것으로 간주할 수 있다.

DCA는 더 나아가 중앙집중화 및 분산화 될 수 있다. 중앙 집중식 DCA 체계의 일부는 다음과 같다.

  • 최초 가용 채널(FA): 재사용 거리 요구사항을 만족하는 첫 번째 가용 채널이 통화에 할당됨
  • 국지적으로 최적화된 동적 할당(LODA): 비용 함수는 인접 셀의 미래 차단 확률을 기반으로 한다.
  • 재사용 링(RING)에서 최대 사용량을 가진 선택: 후보 채널이 선택되었으며, 후보 채널은 공동 채널 세트의 대부분의 셀에서 사용 중이다.

DCA와 DFS는 지루한 수동 주파수 계획 작업을 없앤다. DCA는 또한 폭발적 셀 트래픽을 처리하고 셀룰러 무선 자원을 더 효율적으로 활용한다. DCA는 셀의 채널 수가 트래픽 부하에 따라 달라지도록 허용하고, 따라서 적은 비용으로 채널 용량을 증가시킨다.

확산 스펙트럼

확산 주파수는 복잡한 DCA 알고리즘의 대안으로 고려될 수 있다. 확산 스펙트럼은 인접한 셀의 사용자가 동일한 확산 코드를 사용할 확률은 미미하기 때문에 인접 셀 사이의 코채널 간섭을 피한다. 따라서 주파수 채널 할당 문제는 확산 주파수와 FDMA의 조합(예: IS95 및 3G 시스템)에 기반한 셀룰러 네트워크에서 완화된다. 스프레드 스펙트럼은 중앙에서 제어되는 기지국이 트래픽 부하에 따라 서로 자원을 동적으로 차입하는 것을 용이하게 하는데, 단지 하나의 셀(셀의 사용자로부터 허용되는 최대 간섭 수준)에서 최대 동시 사용자 수를 증가시키고, 인접 셀에서 이를 감소시킴으로써 가능하다. 기지국 커버리지 영역 간 중복에 있는 사용자는 셀 간 이동(셀-호흡이라고 함)이 가능하거나, 수신 제어와 트래픽 형성에 의해 트래픽을 규제할 수 있다.

단, 후자의 경우 채널 할당이 양호한 DCA 체계에 의해 최적화되는 경우 확산 스펙트럼은 비스프레드 스펙트럼 기법보다 낮은 스펙트럼 효율을 제공한다. 특히 OFDM 변조는 복잡한 균등화 없이 광대역 채널의 다중 경로 전파와 싸우는 능력 때문에 주파수를 확산시키는 흥미로운 대안이다. OFDM은 동일한 셀에 있는 사용자들 사이의 업링크 다중 접근을 위해 OFDMA로 확장할 수 있다. 셀 간 간섭을 피하기 위해 DCA 또는 DFS를 사용하는 FDMA가 다시 한번 관심을 끈다. 이 개념의 한 예는 위에서 언급한 IEEE 802.11h 표준이다. DCA를 탑재한 OFDM과 OFDMA는 4G 무선 시스템의 대안으로 연구되는 경우가 많다.

패킷별 DCA

패킷 기반 데이터 통신 서비스에서 통신은 버스트성이 있고 트래픽 부하가 빠르게 변화한다. 높은 시스템 주파수 효율성의 경우 DCA를 패킷별로 수행해야 한다. 패킷별 DCA 알고리즘의 예로는 동적 패킷 할당(DPA), 동적 단일 주파수 네트워크(DSFN), 패킷 및 리소스 계획 스케줄링(PARPS)이 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ Guowang Miao, Jens Zander, Ki Won Sung, 그리고 Ben Slimane, Mobile Data Networks의 기초, Cambridge University Press, ISBN1107143217, 2016.
  2. ^ Touw, Ron (Nov 16, 2016). "Radar Detection and DFS on MikroTik" (PDF). Radar Detect and DFS on MikroTik. MikroTik. Retrieved 4 December 2019 – via YouTube. Decision ERC/DEC/(99)23 adds 5250-5350MHz and 5470-5725MHz with more Tx power but with the added caveat that DFS was required to protect legacy users (Military Radar and Satellite uplinks)
  3. ^ Spain, Chris (July 10, 2014). "Winning Back the Weather Radio Channels Adds Capacity to 5GHz Wi-Fi Spectrum - Cisco Blogs". Cisco Blogs. Cisco. Retrieved 4 December 2019. The FCC ruling is re-opening the Terminal Doppler Weather Radar (TDWR) band (channels 120, 124, 128) with new test requirements for DFS protection.
  4. ^ a b Saltikoff, Elena (2016). "The Threat to Weather Radars by Wireless Technology". Bulletin of the American Meteorological Society. 97 (7): 1159–1167. doi:10.1175/BAMS-D-15-00048.1. ISSN 0003-0007. Since 2006, interference to C-band radars from RLAN is increasingly experienced by most OPERA members. ... The South African weather services initially tried to implement specific software filtering to improve the situation but then decided in 2011 to move its meteorological radar network to S band.
  5. ^ Tristant, Philippe (16–18 September 2009). "RLAN 5 GHz interference to weather radars in Europe" (PDF). International Telecommunication Union. Retrieved 4 December 2019. More than 12 European countries experienced such interference cases (other cases have now been reported in number of countries in the world). Definitively harmful interference (in Hungary, the radar was declared as non-operational for more than 1 month)
  6. ^ "5GHz agreement". Ntia.doc.gov. 2003-01-31. Retrieved 2012-08-29.

외부 링크