 물리학 / 정보저장
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노키아, 모바일기기 간 통신기술(METHOD AND APPARATUS FOR DEVICE-TO-DEVICE COMMUNICATIONS)
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1. 기술 현황 및 개선점
이 기술은 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 네트워크와 시스템의 응용에 관한 것으로 특히 D2D(Device to Device : 디바이스 간) 통신에 관한 것이다.
D2D 통신기술은 중앙기지국 모바일시스템 자원을 이용하나 통신속도 개선과 사용자편의를 위해 기반 기지국과 네트워크의 경유 없이 모바일사용자 간 직접통신이 가능한 기술이다. 모바일 D2D 통신은 M2M(Mobile to Mobile : 모바일 디바이스 간), M2M(Machine to Machine :사물 간), T2T(Terminal to Terminal : 단말기 간) 및 P2P(Peer to Peer: 개인 간) 등 다양한 방법으로 응용될 수 있다.
네트워크 내 D2D 직접통신은 디바이스와 네트워크 소비전력의 저감,무선 효율 및 네트워크 자원의 유용성 증대, 모바일 네트워크 및 커버지역의 증가 등의 장점이 있다. 기존의 모바일 통신의 무선자원이 모바일 D2D에도 동일하게 이용되며 기존의 모바일과 D2D 사용자 간 간섭을 피하기 위해 D2D 자원배분에 대한 모바일 시스템의 제어와 관리가 바람직하다.
그러나 기존 모바일 네트워크에서 다수 사용자 디바이스 간의 직접적 데이터 전송이 발생할 경우 지역별 분산 D2D통신을 위한 정상적인 자원배분, 모니터링 및 제어기능은 아직 구현되지 않았다. 인증되지 않은 특정 사용자의 모바일 디바이스가 D2D통신을 통해 증가하게 되면 운영자 관점에서 비 인가된 무선자원의 사용 증가가 정상사용을 위협하게 된다.
아직 동일한 모바일 네트워크로 간단히 D2D통신이 가능한 UE(사용자 모바일 디바이스)가 상품화되지 않았고, 다중 시스템 운영과 이에 따른 문제 발생 시 처리기능이 없는 실정이다. 그러나 D2D통신이 가능한 사용자 모바일 디바이스가 이종 서비스의 동일 서비스 범위에서 동일 및 유사 무선기술로 접속할 경우를 고려해야 한다.
이 가정에서 다른 모바일 디바이스나 시스템의 선택과 로밍이 가능하지 않다면 UE가 D2D 통신가능 범위에 있어도 종래의 PSTN과 인터넷을 통해 접근할 수밖에 없다. UE가 분리 및 독립적 네트워크로 통신할 경우 통신UE가 통신범위에서 D2D연결의 가능 여부를 감지하거나 결정하기가 어려울 수 있다. 이 기술에서는 이러한 D2D통신을 지원할 효과적인 솔루션을 제공한다.
2. D2D 통신 솔루션 개요
UE 간의 D2D통신 제어기능을 제공한다. 이 기능은 네트워크 접속제어 기능, 이동성 관리기능, 보안 기능, 무선자원 관리기능, 네트워크 관리기능 등을 포함한다.
D2D통신 핸드오버 및 연결제어를 위한 네트워크 요소와 기능을 제공한다. 이 기능은 D2D 사용자 인증, 기반 RAN(Radio Access Network)의 선택 및 인증제어를 통한 네트워크 제어 기능을 실행한다.
1차사용자 모바일 디바이스와 2차사용자 모바일 디바이스 간의 핸드오버와 연결 제어방법을 제공한다.
1, 2차 사용자 모바일 디바이스 간의 핸드오버와 연결 초기화 및 제어지원 방법을 제공한다.
2차 사용자 모바일 디바이스와의 D2D통신과 핸드오버와 연결 초기화제어에 적합한 1차사용자 모바일 디바이스 혹은 프로세서를 제공한다. 1차 사용자 모바일 디바이스는 D2D연결이 기존의 서비스 셀 밖으로 이동하여 타깃 서비스 셀에 대한 후보를 선택하는 초기화 과정을 실행한다.
2차 사용자 모바일 디바이스와의 D2D연결을 위해 1차사용자 모바일디바이스의 직간접 수신, 핸드오버 요청 및 데이터 연결에 적합한 네트워크 요소나 프로세서를 제공한다.
사용자 모바일 디바이스 간의 D2D 디바이스 통신 제어기능을 제공한다. D2D 디바이스 연결의 이동성 제어는 공동 네트워크 요소 및 RAN으로 수행된다. 사용자 모바일 디바이스의 이동성은 공동 네트워크 요소 및 RAN과 사용자 모바일 디바이스에 의해 제어된다.
3. D2D 통신시스템 구조
특허명: METHOD AND APPARATUS FOR DEVICE-TO-DEVICE COMMUNICATIONS
특허번호: WO2011147462
D2D 통신시스템에 사용되는 통신 구조를 <그림 1a>에 나타낸다. 일반적인 모바일 통신 디바이스는 사용자 모바일 디바이스, 무선 인터페이스 카드를 가진 휴대용 컴퓨터, PDA(Personal data assistant) 등의 사용자 모바일 디바이스를 포함한다.
사용자 모바일 디바이스는 수신장치를 통해 인터페이스(11)로부터 신호를 수신한다. 무선부품과 내/외장 안테나로 구성된 송수신기는 블록(7)과 같이 구조화되어 있다.
사용자 모바일 디바이스는 메모리(4)에 데이터 프로세싱 개체(3), 접속 시스템과의 통신접속 및 제어, 과제수행을 위한 소프트웨어 구성(9)을 포함한다. 데이터 프로세싱, 메모리, 제어장치는 블록(6)과 같이 회로나 칩셋으로 제공된다.
사용자는 키패드(2), 마이크로폰/스피커, 터치스크린/패드, 디스플레이(5), 유무선 커넥터 등의 인터페이스로 모바일 디바이스의 운영을 제어한다.
D2D 통신시스템 기술에서의 네트워크는 UE의 전화요청으로 D2D통신 구현을 지원한다. 시스템은 D2D통신이 가능한 가용UE를 찾도록 요청하며, 사용자 모바일 디바이스는 이 요청에 대한 알림음이나 감지가 필요하다. 이런 내용은 프로토콜 경비와 간섭에 의한 무선 자원의 낭비를 초래하여 UE에 부담이 되었다. 더욱이 기존의 기술은 D2D 통신제어와 자원할당에 영향을 주는 다중 무선측면을 고려하지 않았다. 모바일 네트워크에서 UE의 휴면/연결 상태에 대한 D2D의 초기화 제어는 중요하다.
[D2D 통신시스템 구조]
3GPP의 시스템 네트워크 구조에서 공동 네트워크 노드는 네트워크 콘트롤러, 콘트롤러 서버, D2D등록 서버함수(DRSF) 등으로 구성된다.
<그림 1b>는 DRSF와 같은 공동 네트워크 콘트롤 서버의 유용성을 나타내 준다.
무선 접속 네트워크(20a/20b/20c)로 구성된 기지국이 서로 다른 운영자자 A, B, C에 의해 제동된다. 이들 각각은 무선 접속 네트워크(RAN)의 일부로 고려되며, 이들은 각각의 코어 네트워크(22)에 연결되어 있다.
이들은 인터넷(23)과 게이트웨이, 노드, 시스템과 연결되며, DRSF서버(24)와 공동 운영자 네트워크는 S1d 인터페이스를 통한 각 코어네트워크, X2d 인터페이스를 통한 RANs 기지국(Bs)과 인터페이스된다. 커버리지 영역(25)은 A, B, C의 중복 서비스 지역을 나타낸다.
운영자 네트워크의 RANs/CNs은 인터페이스를 통해 DRSF에 연결되며, 다중 운영자 D2D를 지원하는 네트워크 시스템과 협력하여 운영된다. D2D 기능이 가능한 UE가 DRSF 등록지역으로 들어오면 DRSF에 등록된다.
이동성 관리개체(MMEs)는 D2D 둥록서버 기능(DRSF)을 포함한다.이 기술은 사용자 모바일 디바이스가 디바이스 간의 직접 통신을 허용하도록 동종 혹은 이종의 운영자의 모바일 통신에 대한 D2D 연결과 핸드오버 기능을 지원한다.
사용자 디바이스(1)는 네트워크를 통해 DRSF서버와 통신하도록 구성된다. 네트워크 노드를 포함하는 DRSF서버는 RAN 요소를 포함하는 다수의 컴퓨터로 구축되며 기지국, 노드B, 진화노드 B와 같은 액세스 포인트 상에 구축된다.
DRSF는 코어 네트워크(CN)개체를 포함하는 컴퓨터상에 구축되어 코어 네트워크의 이동성 관리개체(MME) 상에 구축되기도 한다. 또 다른 경우 DRSF서버는 RAN및 CN 요소로 구축되는 계층적 구조로 구현되기도 한다.
4. 기술검토 및 효과
이 기술은 동일 셀 내에서 단말 간에 D2D링크를 설정하여 후행 노드나 기지국 링크를 통하지 않고 직접 D2D링크를 통해 통신하는 기술이다. 이때 단말은 기지국의 자원을 이용하며, 기지국은 링크 자원을 관리하고 통신을 제어하는 기능을 실행한다. M2M, T2T 및 P2P 등의 다양한 D2D기능을 실행할 수 있는 점이 기술적 가치가 있다.
사용자 모바일 디바이스 간의 D2D 통신제어 방법과 네트워크 접속제어 기능, 이동성 관리기능, 보안 기능, 무선자원 관리기능 및 네트워크 관리기능 등을 제시한 점이 기술적 및 사업적 효과가 있다.
글로벌 M2M 시장은 2010년 20조 원에서 2014년에는 45조 원의 대규모 시장형성이 예상된다. 국내 M2M 시장은 2010년 2조3,000억 원에서 2014년에는 7조6,000억 원 규모로 크게 성장할 것으로 전망되는 가운데 T2T, P2P, D2D도 활성화될 것으로 보인다.
D2D구현은 센서모듈과 단말, 단말모듈과 유무선 네트워크 간의 통신에 대한 시험 및 검증이 중요하기 때문에 테스트베드에 대한 투자가 요구된다. 대기업과 달리 중소기업의 D2D(M2M, T2T, P2P) 플랫폼 및 소프트웨어 개발, 상품화 과정에서 CDMA, GSM, WCDMA, WiBro, LTE기술 관련 시뮬레이터 및 시험장비등에 대한 통합지원이 필요하다.
관련특허보기: http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?DB=worldwide.espacenet.com&II=0&ND=3&adjacent=true&locale=en_EP&FT=D&date=20111201&CC=WO&NR=2011147462A1&KC=A1
자료출처 : Nokia Simens Network OY, "Method and Apparatus for Device-to-Device Communication",
WO2011147462, pp.1~53.
출처:Reseat
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